6、型腔铣削加工

10 11 2 3 1 12 4 5
1 4 7 10 (-10,0) (-17,-10) (17,-10) (-10,17) 2 5 8 11 (-10,7)
9
8 X
7 6
3 6 9 12 (-17,0) (10,-17) (10,17) (-10,-7)
(-10,-17) (17,10) (-17,10)
预钻削起始孔。不推荐这种方法： 这需要 增加一种刀具，从切削的观点看，刀具通过预 钻削孔时因切削力而产生不利的振动。当使用 预钻削孔时，常常会导致刀具损坏；
坡 走 铣
最佳的方法之一是使用X/Y和 Z方向的线性坡走切削，以达到 全部轴向深度的切削； 可以以螺旋形式进行圆插补 铣。这是一种非常好的方法，因 为它可产生光滑的切削作用，而 只要求很小的开始空间。
7
(10,3)
8
Y
(10,10)
9
(-10,10)
9 6 5 4 1 3
8
7
X
2
2)型腔轮廓走刀路线
1 (-10,0) 2 (-10,7) 3 (-17,0)
4
7 10
(-17,-10)
(17,-10) (-10,17)
5
8 11
10
(-10,-17)
(17,10) (-17,10)
9
6
9 12
(10,-17)
2 4 6 8
(25.5,25.5) (74.5,35.5) (25.5,47.5) (74.5,59.5)
9 11
13
(74.5,71.5) (25.5,83.5)
(74.5,95.5)
10 12
14
(25.5,71.5) (74.5,83.5)
(25.5,95.5) (74.5,107.5)
15 (25.5,107.5) 16
粗加工阶段：走刀路线如下图所示， 从型腔 轮廓线向里偏置铣刀半径R并且留出粗加工余量 y。采用端铣刀，用环切法或行切法的方式铣去 型腔多余材料。型腔较深时，分层加工。
内槽轮廓
R
y
精加工阶段：沿 型腔底面和轮廓走 刀，精铣型腔底面 和边界外形。
精加工刀位多边形 粗加工刀位多边形
型腔轮廓粗加工图
3、二维型腔加工的下刀方法
17
(70,114.5)
18
(25.5,114.5)
O0001; G90G94G21G17G54; G00X70.Y25.5; Z20.; M03S400; G01Z-5.F100; X25.5; Y35.5; X74.5; Y47.5; X25.5; Y59.5; X74.5; Y71.5; X25.5;
Y
9 6 5 4 1 3
8
7
X
2
1 4 7
(-4,-7) (10,-3) (10,3)
2 (-10,-10) 3 5 8 (-10,-3) (10,10) 6 9
(10,-10) (-10,3) (-10,10)
O0001; G90 G94 G21 G17 G54; G00 X-4. Y-7.; Z20.; M03 S400; G01 Z-4. F100; X-10. Y-10.; X10.; Y-3.; X-10.; Y3.; X10.; Y10.; X-10. G00 Z20.; M30;
例2：
刀具： Φ20
Φ6
R4
18 15 13
17 16
1
3 5 7 9
14 12
9 8 5 4
(70wk.baidu.com25.5)
(25.5,35.5) (74.5,47.5) (25.5,59.5) (74.5,71.5)
2
4 6 8 10
(25.5,25.5)
(74.5,35.5) (25.5,47.5) (74.5,59.5) (25.5,71.5)
第六讲 型腔铣削加工
一、任务描述
加工下图所示零件，毛坯为Φ 50X20mm的圆盘（上、 下面和圆柱面已加工好），材料为45钢，单件生产。
φ 50
4-R 7
34
34
4 20
二、工艺知识
1、概述：
型腔：是指具有封闭边界轮廓的平底或曲底凹坑， 而且可能具有一个或多个不加工的岛屿，当型腔底 面为平面时即为二维型腔。
刀具：加工平底型腔时一律用平底铣刀， 且刀具边缘部分的圆角半径应符合型腔的 图样要求。 大直径刀具粗加工,小直径刀清角加工
2、二维型腔加工的一般过程
型腔的切削步骤
第一步：型腔内部去余量 粗加工阶段 第二步：型腔轮廓粗加工
第三步：型腔轮廓精加工（精加工阶段） 既要保证型腔轮廓边界, 又要将型腔轮廓内的多余材料 全部铣掉，做到不留死角，不 伤轮廓,减少重复走刀的搭接 量。同时还要具有尽可能高的 加工效率。
(10,17) (-10,-7)
11 2 3 1 12 4 5 6
8 X
7
刀具及切削参数的确定
数控加工刀具卡
序 号 刀 具 号 刀具 名称 刀具规格 /mm 补偿值/mm 刀补号
备注
直径 长度 半径 长度 半径 长度
6.3 1 T01 键槽 铣刀 Φ 12 实测 6 实测
D01 硬质 合金 D02
Y83.5; X74.5; Y95.5; X25.5; Y107.5; X74.5; X70.Y114.5; X25.5; G00Z20.; M30;
8 7
9
10
1
0 11
2
3 6
R4
5
4
O0002; G90 G94 G21 G17 G54; G00 X70. Y70.; 1、(70,85) Z20.; 2、(85,70) M03 S600; G01 Z-5. F100; 3、(85,35) G42 G01 Y85. D02; 4、(65,15) G02 X85. Y70. R15.; 5、(19,15) G01 Y35.; 6、(15,19) G02 X65. Y15. R20.; 7、(15,121) G01 X19.; 8、(19,125) G02 X15. Y19. R4.; G01 Y121.; 9、(65,125) G02 X19. Y125. R4.; 10、(85,105) G01 X65.; 11、(70,55) G02 X85. Y105. R20.; G01 Y70.; G02 X70. Y55. R15.; G40 G01 Y70.; G00 Z20.; M30;
(7)沿型腔和岛屿的等距线运动，生成 最后一条刀具轨迹
环切法刀具轨迹的生成（略）
三、任务实施
例 1：
φ 50
1、分析零件图样 2、工艺分析
4-R 7
加工方案的确定：
型腔去余量→型腔轮廓粗加工 →型腔轮廓精加工
34
确定装夹方案：
34
三爪卡盘夹紧，零件伸出5mm 左右 4
20 确定加工工艺
这些等距线确定了行切加 工时的切削区域。
(5)行切加工各行刀具轨迹计算 从刀具路径角度方向（本例与X轴平行）与上述边 界轮廓等距线的第一条切线的切点开始，用一组平行 于刀具路径角度的平行线分别与上述等距线求交，得 到交点，生成各切削行的刀具轨迹线段。
(6)刀具轨迹线段的有序串联 从第一条刀具轨迹线段（也可能只有一个切点）开始， 将前一行最后一条刀具轨迹线段的终点与下一行第一条刀 具轨迹的起点沿边界轮廓的等距线连接起来。 同一行中的不同刀具轨迹线段处理有多种方式，最简 单的方式就是抬刀，如左图所示。右图所示的刀具轨迹避 免了加工过程中抬刀所带来的垂直进刀。由于端铣刀不宜 垂直进刀，平面型腔的行切加工一般采用双向走刀，避免 垂直进刀，不能避免垂直进刀的情况下，需要预先钻进刀 工艺孔。
O0002; G90 G94 G21 G17 G54; G00 X-10. Y0.; Z20.; M03 S600; G01 Z-4. F60; G41 G01 Y7. D02; G03 X-17. Y0. R7.; G01 Y-10.; G03 X-10. Y-17. R7.; G01 X10.; G03 X17. Y-10. R7.; G01 Y10.; G03 X10. Y17. R7.; G01 X-10.; G03 X-17. Y10. R7.; G01 Y0.; G03 X-10. Y-7. R7.; G40 G01 Y0.; G28 Z20.; M30;
2. 设备选择、定位基准和装夹方式的确定
选择机床：一、考虑加工需要的联动轴数； 二、考虑零件的外形尺寸和重量，使其在机床 的允许范围以内；三、考虑数控机床的精度是 否能满足零件的设计要求。
以已加工过的底面为定位基准，用平口钳 夹紧工件前后两侧面，平口钳固定于铣床工作 台上。
3. 确定加工顺序及走刀路线
例 2：
槽板毛坯为
70mm×70mm×18mm
板材，材料为 Q235-A，外轮廓六
面已粗加工完成，
要求数控铣削加工 如图所示的槽。
1. 零件工艺分析
槽的内、外轮廓由直线和圆弧组成， 形状不算太复杂，但需要计算好走刀 次数。槽轮廓的各几何元素关系清楚， 条件充分。材料为Q235-A，切削工艺 性较好。加工表面的质量要求一般， 可以铣削一次完成。
1) Φ12铣刀先走两个圆轨迹，再加 工 50mm×50mm四角倒圆的正 方形 2) 进、退刀均采用圆弧切入、切出 方式
O0001; G90 G94 G17 G54 G21; G00 X10. Y-17.5; Z20.; M03 S600; G01 Z-4. F60; G41 G01 X7.5 Y-10. D02; X0.; G02 X0. Y-10. I0. J10.; G01 X-7.5; G40 Y-17.5; G00 Z20.; M30;
11
10 7 6 3 2
R4
11
13
(25.5,83.5)
(74.5,95.5)
12
14
(74.5,83.5)
(25.5,95.5) (74.5,107.5) (25.5,114.5)
1
15 (25.5,107.5) 16 17 (70,114.5) 18
1 3 5 7
(70,25.5) (25.5,35.5) (74.5,47.5) (25.5,59.5)
数控加工工序卡片
主轴转速 r/min 进给速度 mm/min 背吃刀量 /mm 侧吃刀量 /mm
工步号
工步内容
刀具号
1 2 3
型腔去余量
T01 T01 T01
400 400 600
100 120 60
4 4 4 0.7 0.3
轮廓粗加工 轮廓精加工
加工路线的确定
1)型腔去余量走刀路线
1 4 (-4,-7) (10,-3) 2 5 (-10,-10) (-10,-3) 3 6 (10,-10) (-10,3)
O0002 G90 G94 G17 G54 G21 G00 X0. Y-17.5 Z20. M03 S600 G01 Z-4. F60 G42 G01 X7.5 D02 G02 X0. Y-25. R7.5 G01 X-9. G02 X-25. Y-9. R16. G01 Y9. G02 X-9. Y25. R16. G01 X9. G02 X25. Y9. R16. G01 Y-9. G02 X9. Y-25. R16. G01 X0. G02 X-7.5 Y-17.5 R7.5 G40 G01 X0. G00 Z20. M30
螺 旋 插 补 铣
4、二维型腔加工的走刀方式
无交点内轮廓加工刀具的切入和切出
以角点作 以角点作 为切入切 为切入切 出点 出点
容易产生 过切现象
内轮廓加工刀具的切入和切出
型腔三种走刀路线
环切法
行切法
行切+环切法
型腔加工
行切法刀具轨迹生成的基本过程
(1)确定走刀路线的角度;
(2)根据刀具半径及加工要求确定走刀步距; (3)组环：将型腔边界（含岛屿的边界）轮廓有序 化和串联，生成封闭的边界轮廓; (4)边界（含岛屿的边界） 轮廓等距线的生成该等距线 距离边界轮廓的距离等于精 加工余量与刀具半径之和。