数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 第十二讲 一、 备课教案 适用专业机械设计制造及其自动化讲次 第十二讲 上课 时间 年月日节 第四章数控铣削加工工艺 第一节数控统削加工工艺概述 一、数控铣削加工的主要对象 学握数控铣削加工的主要对象和 教学 二、数控铣削加工工艺的基本特点 数控铣削加工工艺的主要内容： 解数控铣削加工工艺的基本特点 三、 数控铣削加工工艺的主要内容 第二节数控酰削加工工艺分析 提 纲 一、数控铣削加工零件的工艺性分析 掌握数控铣削加工零件的工艺性 析和数控铣削加工工艺路线的 要求 二、 数控铣削加工工艺路线的拟定 拟定原则 教学实施手段 效果记录 加T 课堂讲授 数控铣削加工零件的结构工艺性分 析 课堂讨论 点 数控铣削加工工艺路线的拟定原 现场示教 则。 小结讲评 难 数控铣削加工零件的结构工艺性分 其 它 数控铣削加工工艺路线的拟定原 点 则 教具 CAL,黑板 推 教 荐参 徐宏海主编数控加工工艺北京：化 学工业出版社2004 后 为 记 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 兰州交通大学机电工程学院 1 第十二讲 一、备课教案 适用专业 机械设计制造及其自动化 讲次 第十二讲 上课 时间 年 月 日 节 教 学 内 容 提 纲 及 要 求 第四章 数控铣削加工工艺 第一节 数控铣削加工工艺概述 一、数控铣削加工的主要对象 掌握数控铣削加工的主要对象和 数控铣削加工工艺的主要内容；了 解数控铣削加工工艺的基本特点 二、数控铣削加工工艺的基本特点 三、数控铣削加工工艺的主要内容 第二节 数控铣削加工工艺分析 一、数控铣削加工零件的工艺性分析 掌握数控铣削加工零件的工艺性 分析和数控铣削加工工艺路线的 二、数控铣削加工工艺路线的拟定 拟定原则 重 点 数控铣削加工的主要对象； 数控铣削加工工艺的主要内容； 数控铣削加工零件的结构工艺性分 析； 数控铣削加工工艺路线的拟定原 则。 教学实施手段 效果记录 课堂讲授 √ 课堂讨论 √ 现场示教 小结讲评 难 点 数控铣削加工零件的结构工艺性分 析； 数控铣削加工工艺路线的拟定原 则。 其 它 教具 CAI，黑板 推 荐 参 考 书 徐宏海主编.数控加工工艺.北京:化 学工业出版社,2004 教 学 后 记
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 二、讲稿 第四章数控铣削加工工艺 第一节数控铣削加工工艺概述 数控铁削加工工艺是一酱通铁床的加T工艺为基结合数控铣床的特点缘合运用多方面的 切在从是程实际应用的角度 介绍数控铣削加工工艺所涉及的基础知识和基本原则，以便读者在操作实训过程中科学，合理的设 计加工工艺，充分发挥数控铣床的特点，实现书空加工中的优质。高产，低耗。 4.1.1数控铣削加工的主要对象 数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一，他除了能铣削普通铣床所能铣削 的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣制的需要2一5坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。 根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。 (1)平面轮序零件 着类零件的加工面平行或垂直定位面，或加工面与定位面的夹角为固定角度（见图4-1），如各 种盖板，凸轮以及飞机整体结构件中的框，肋等。目前在数控铣床上加工的大多数零件属于平面类零 件，起特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面。 国1平面轮零件 平面类零件是数控统削加工中最简单的一类零件。一般只需要三坐标数控铣床的两坐标联动（即 两轴半坐标联动)就可以把它们加工出来。 (2)变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角零件，例如图42所示的飞机变斜角梁椽 条。 310 232 r20 X 图4-2飞机变斜角 变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周的瞬时接触 为一条线。最好采用四坐标.五坐标数控铣床进行两轴半近似加工。 这关空间曲面轮司曲顶《见图43，土模具叶片螺旋浆等：客间曲面轮密零件不能展文 动时 要采用四坐标或五坐标铣床加 图+3空间曲而轮原零件 (4)孔 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 兰州交通大学机电工程学院 2 二、讲稿 第四章 数控铣削加工工艺 第一节 数控铣削加工工艺概述 数控铣削加工工艺是一普通铣床的加工工艺为基础，结合数控铣床的特点，综合运用多方面的 知识解决数控铣削加工过程面临的工艺问题，其内容包括金属切削原理与工具，加工工艺，典型零 件加工工艺及工艺性分析等方面的基础知识和基本理论。本章的宗旨在于从工程实际应用的角度， 介绍数控铣削加工工艺所涉及的基础知识和基本原则，以便读者在操作实训过程中科学，合理的设 计加工工艺，充分发挥数控铣床的特点，实现书空加工中的优质。高产，低耗。 4.1.1 数控铣削加工的主要对象 数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一.他除了能铣削普通铣床所能铣削 的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需要 2～5 坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。 根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。 （1） 平面轮廓零件 着类零件的加工面平行或垂直定位面，或加工面与定位面的夹角为固定角度（见图 4-1），如各 种盖板.凸轮以及飞机整体结构件中的框，肋等。目前在数控铣床上加工的大多数零件属于平面类零 件，起特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面。 图 4-1 平面轮廓零件 平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件.一般只需要三坐标数控铣床的两坐标联动（即 两轴半坐标联动）就可以把它们加工出来。 （2） 变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角零件，例如图 4-2 所示的飞机变斜角梁椽 条。 图 4-2 飞机变斜角梁 变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周的瞬 时接触 为一条线。最好采用四坐标.五坐标数控铣床进行两轴半近似加工。 （3） 空间曲面轮廓零件 这类零件的加工为空间曲面（见图 4-3），土模具.叶片.螺旋桨等。空间曲面轮廓零件不能展开 的平面。加工时，铣刀与加工面始终为点接触，一般采用球头在三轴数控铣床上加工。当曲面较复 杂.通道较狭窄.会伤相邻表面及需要刀具摆动时，要采用四坐标或五坐标铣床加工 图 4-3 空间曲面轮廓零件 （4） 孔
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 孔及孔系的加工可以在数控铣床上进行，如钻，矿，铰和镗等加工。由于孔加工多采用定尺寸 刀具，需要频繁换刀，当加工孔的数量较多时，就不如用加工中心加工方便.快捷。 ,圆柱螺纹圆锥螺纹等都可以在数控铣床上加工。 4.1.2 数控铣削加工工艺的基本特点 工艺规程是工人在加工是的指导性文件。由于普通铣床受控于操作工人，因此，在普通铣床上 性麦路妖 的工步 的全过程 今白动排行 家程序 涉及的内容也较 :ha- 而且还要句 路线，到具尺寸以及铣床的运动过程。因此，要求编程人员对数控铣床的性能，特点动方式刀具 系统，切削规范以及工件的装夹方法都是非常熟悉。工艺方案的好坏不久回影响铣床效率的发挥而 且将直接影响到零件的加工质量。 4.1.3数控铣削加工工艺的主要内容 数控铣床加工工艺主要包括如下内容 选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容 ② 分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求 ③ 确定零件的加工方案，制定数控铣削加工工艺路线。如划分工序.安排加工顺序， 处理 与非数控加工工序的衔接 数控纷 工工序的设计。如迹取零件的定位基准夹具方案的确定.工步划分.刀具选 择定器工序的整，选取对刀具补偿及定加工路线等 第二节数控铣削加工工艺分析 数控铣削加工的工艺设计是在普通铣削加工工艺设计的基础， 考虑和利用数控铣床的特点，充 关键 在于合理 路线。协调药 控铣削工序与其他工序之间的关系，确定数控 为桂 数控铣削加工部位及内容的选择与确定 控 削加 由直线.圆弧非圆曲线及列表曲线物成的内外轮廓」 ②空间曲线或曲面： 形状虽然简单，但尺寸繁多，检测闲难的部位 用普通机床加工时难以观察.控制及检测的内控.箱体内部等： ⑤有严格位置尺寸要求的孔或平面： ©能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状： 采用数控铣削加工能有效提高生产率， 减挺 动强度的一般加工内容。 削加 综 的加 为后 织管理 则 4.2.2数控酰削加工零件的工艺性分析 零件的 及是制定 数控铣削加工工艺的前提，其主要内容包括如下： 的特 零件图和结构工艺性分析，在前面2.2节中已作了介绍，下面结合数控铣制加工 ①分析零件的形状.结构及尺寸的特点，确定零件上是否有防碍刀具运动的部位，是否有会产 生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的刚性随者加 工的进行是肉有太大的变化等。 表41数控能床加工零件结构工艺性实例 兰州交通大学机电工程学院 3
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 兰州交通大学机电工程学院 3 孔及孔系的加工可以在数控铣床上进行，如钻，矿，铰和镗等加工。由于孔加工多采用定尺寸 刀具，需要频繁换刀，当加工孔的数量较多时，就不如用加工中心加工方便.快捷。 （5） 螺纹 内.外螺纹.圆柱螺纹.圆锥螺纹等都可以在数控铣床上加工。 4.1.2 数控铣削加工工艺的基本特点 工艺规程是工人在加工是的指导性文件。由于普通铣床受控于操作工人，因此，在普通铣床上 用的工艺规程实际上只是一个工艺过程卡，铣床的切削用量，走刀路线。工序的工步等往往都是有 操作工人自行选定。数控铣床加工的程序是数控铣床的指令性文件。数控铣床受控于程序指令，加 工的全过程都是按程序指令自动进行的。因此，数控铣床家程序与普通铣床工艺规程有较大差别， 涉及的内容也较广。数控铣床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量，走刀 路线，到具尺寸以及铣床的运动过程。因此，要求编程人员对数控铣床的.性能.特点.动方式.刀具 系统.切削规范以及工件的装夹方法都是非常熟悉。工艺方案的好坏不久回影响铣床效率的发挥.而 且将直接影响到零件的加工质量。 4.1.3 数控铣削加工工艺的主要内容 数控铣床加工工艺主要包括如下内容 ① 选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容 。 ② 分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求 。 ③ 确定零件的加工方案，制定数控铣削加工工艺路线。如划分工序.安排加工顺序， 处理 与非数控加工工序的衔接等。 ④ 数控铣削加工工序的设计。如选取零件的定位基准.夹具方案的确定.工步划 分.刀具选 择和确定切削用量等。 ⑤ 数控铣削加工程序的调整。如选取对刀具补偿及确定加工路线等。 第二节 数控铣削加工工艺分析 数控铣削加工的工艺设计是在普通铣削加工工艺设计的基础，考虑和利用数控铣床的特点，充 分发挥其优点。关键在于合理安排工艺路线。协调数控铣削工序与其他工序之间的 关系，确定数控 铣削工序的内容和步骤，并为程序编制准备必要的条件。 4.2.1 数控铣削加工部位及内容的选择与确定 一般情况下，某个零件并不是所有的表面都需要采用数控加工，应根据零件的加工 要求和企 业的生产条件进行具体分析，确定具体的加工部位和内容及要求。具体而言，以下情况适宜采用数 控铣削加工： ① 由直线.圆弧.非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓； ② 空间曲线或曲面； ③ 形状虽然简单，但尺寸繁多，检测困难的部位； ④ 用普通机床加工时难以观察.控制及检测的内控.箱体内部等； ⑤ 有严格位置尺寸要求的孔或平面； ⑥ 能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状； ⑦ 采用数控铣削加工能有效提高生产率，减挺劳动强度的一般加工内容。 而像简单的粗加工面.需要用专用工装协调的加工内容等则不宜采用数控铣削加工。在具体确定 数控铣削的加工内容时，还应结合企业设备条件.产品特点及现场生产组织管理方式等具体情况进行 综合分析，以优质.高效.低成本完成零件的加工为原则。 4.2.2 数控铣削加工零件的工艺性分析 零件的工艺性分析是制定数控铣削加工工艺的前提，其主要内容包括如下： （1） 零件图及结构工艺性分析 关于数控加工零件图和结构工艺性分析，在前面 2.2 节中已作了介绍，下面结合数控铣削加工 的特点作进一步说明。 ① 分析零件的形状.结构及尺寸的特点，确定零件上是否有防碍刀具运动的部位，是否有会产 生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的刚性随着加 工的进行是肉有太大的变化等。 表 4-1 数控铣床加工零件结构工艺性实例
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 序号 A工艺性差的姑构 B工艺性好的姑构 说明 a 光 1 B结构可选用较高刚性刀具 影期 影 超圆 ®四厅 ⑤尸 的快工 B结松 更 纯 如结收维经可用大直径能刀 家 只智不之 士女 表41表 序号 A工艺性差的结构 B工艺性好的结构 说 明 2 B结构用斜图筋代警阶梯筋，节 约材料，简化编程 @2 B结构采用对称结构，简化偏程 ②检查零件的加工要求，如尺寸加工精度.行位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可 以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。 ③在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过度圆角.倒角.槽宽等， 这些尺寸是够过于凌乱，是否过于统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格，换刀及对 刀次数和时间，以缩短总的加工时间 还将对各对王军件加工中使用的工 准应 当若重 不仅 定了各个 加序的前后顺序 用的工艺基准，对于 可以天 件上现 的影 些基准或 件上加工出工艺基准，当零件的加 保证加工要求。 ⑤分析零件材料的种类，牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择 刀具材料和切削参数。同时要考虑热树立对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应 的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也会影响工序的前后顺序。 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 兰州交通大学机电工程学院 4 表 4-1 续表 ② 检查零件的加工要求，如尺寸加工精度.行位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可 以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。 ③ 在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过度圆角.倒角.槽宽等， 这些尺寸是够过于凌乱，是否过于统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格，换刀及对 刀次数和时间，以缩短总的加工时间。 ④ 对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅决定了各个加工工序的前后顺序， 还将对各个工序加工后各个加工表面之间的位置精度产生直接的影响，应分析零件上是否有可以利 用的工艺基准，对于一般加工精度要求，可以利用零件上现有的一些基准或基准孔，或者专门在零 件上加工出工艺基准，当零件的加工精度要求很高时，必须采用先进的统一基准定位装夹系统才能 保证加工要求。 ⑤ 分析零件材料的种类，牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择 刀具材料和切削参数。同时要考虑热树立对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应 的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也会影响工序的前后顺序
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 当零件上的也不封内容己经加工完成，这是应充分了解零件的己加工状态，数控铣削加工 的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什 出 的 相切，相交 垂直和平行等)， 是费 有关铣削零件的结构工艺性实例见表4一1。 王不的梦性 零件在进行数控铣削加工时，由于加式过程的自动化，使得余量的大小、如何装夹等问题在设 计毛坯时就要仔细考虑好。否则，如果毛坏不适合数控铣削，加工将很难进行下去。根据实践经验， 下列几方面应作为毛坯工艺性分析的重点。 ①毛坯应有充分、稳定的加工余量。毛坏主要指锻件、铸件。因模锻时的欠压量与允许的错 模量会造成余量的多少不等：铸造时也会因砂型误差 、收循量及金禹夜体的流动性小能充满型 流造后：看坯的挠典与邦尚变形量的 均 月数 均应有较分的金 保 或在设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处也增加适当的余量， ②分析毛坯的装夹适应性。主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在 次安装中加工出较多表面。对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坏上另外增加装夹余量或工艺凸台、 工艺凸耳等辅助基准，如图4-4所示，该工件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出两个工艺凸耳， 在凸耳上制出定位基准孔。 增加定位用工艺凸耳2个 分析。分析毛坏的杂量大小及均匀性 加后的恋形 香应是取 性拱施 以淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。 42.3数控铣削加工工艺路线的拟定 随若数控加丁梦的发属 在不同设名和技术条件下同一个零件的加丁工艺路线会右交大的 差别。但关键的都是从现在加工条件出发，根据工件形状结构特点合理选择加工方法， 序，确定加工路线和工件各个加工表面的加工顺序，协调书铣制工序和其他工序之间的关系以及考 虑整个工艺方案的经济性等 (1)加工方法的选择 数拉铣削加工对象的主要加工表面装殿可柔界表所列的加工方案。 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 下部分：数控加工工艺 兰州交通大学机电工程学院 5 ⑥ 当零件上的也不封内容已经加工完成，这是应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工 的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什 么方式或基准保证加工要求。如对其他企业的外协零件的加工。 ⑦ 构成零件的轮廓的几何元素（点，线，面）的条件（如相切，相交，垂直和平行等），是数 控编程的重要依据。因此，分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题 及时与设计人员协商解决。 有关铣削零件的结构工艺性实例见表 4－1。 （2） 零件毛坯的工艺性分析 零件在进行数控铣削加工时，由于加式过程的自动化，使得余量的大小、如何装夹等问题在设 计毛坯时就要仔细考虑好。否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去。根据实践经验， 下列几方面应作为毛坯工艺性分析的重点。 ① 毛坯应有充分、稳定的加工余量。毛坯主要指锻件、铸件。因模锻时的欠压量与允许的错 模量会造成余量的多少不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔 等造成余量不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量的不充 分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工 面均应有较充分的余量。经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一 点应该特别引起重视。如果已确定或准备采用数控铣削加工，就应事先对毛坯的设计进行必要更改 或在设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处也增加适当的余量。 ② 分析毛坯的装夹适应性。主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一 次安装中加工出较多表面。对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、 工艺凸耳等辅助基准，如图 4-4 所示，该工件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出两个工艺凸耳， 在凸耳上制出定位基准孔。 图 4-4 增加辅助基准示例 ③ 分析毛坯的余量大小及均匀性。主要是考虑在加工时要不要分层切割，分几层切削。也要 分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板， 以淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。 4.2.3 数控铣削加工工艺路线的拟定 随着数控加工工艺的发展，在不同设备和技术条件下，同一个零件的加工工艺路线会有交大的 差别。但关键的都是从现在加工条件出发，根据工件形状结构特点合理选择加工方法，划分加工工 序，确定加工路线和工件各个加工表面的加工顺序，协调书铣削工序和其他工序之间的关系以及考 虑整个工艺方案的经济性等。 （1） 加工方法的选择 数控铣削加工对象的主要加工表面一般可采用表 4-2 所列的加工方案。 表 4-2 加工表面的加工方案