19.型腔的数控加工

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数 控 铣 削 加 工
零件 图的 工艺 性分 析
型腔的数控加工
1.二维轮廓加工 （1）二维外轮廓加工 二维轮廓多由直线和圆 弧或各种曲线构成。通常采用三坐标数控铣床进 行两轴半坐标加工。 （2）二维型腔加工 （3）固定斜角平面加工 ①斜垫铁垫平后加工 ②行切法 ③将机床主轴偏转适当的角度④专用 的角度成形铣刀加工 （4）曲面轮廓加工 ①曲率变化不大和精度要求 不高的曲面的粗加工 常用两轴半坐标的行切法 加工。 ②曲率变化较大和精度要求较高的曲面 的精加工 常用x、y、z三坐标联动插补的行切 法加工。③形状复杂零件的精加工 常用五坐标 联动加工 。
数 控 铣 削 加 工
刀 具 的 选 择
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型腔的数控加工
数 控 铣 削 加 工
1.铣削用量的选择
铣 削 用 量 的 选 择 （1）背吃刀量ap （端铣）或侧吃刀量ae（圆周铣） （2）进给速度 （3）切削速度 切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量fz、 背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数z成反比，而与铣刀 直径d成正比。 2．钻削用量的选择
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型腔的数控加工
通常数控镗铣床和加工中心(MC，Machine Center)在结构、 工艺和编程等方面有许多相似之处。这里一起讲。
数 控 铣 削 加 工
区别主要在于数控镗铣床没有自动刀具交换装置( ATC , A
utomatic Toos Changer )及刀具库，只能用手动方式换刀， 而加工中心因具备ATC及刀具库，故可将使用的刀具预先安排
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型腔的数控加工
与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的 要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高、 而且要求尺寸稳定、安装调整方便。 l．焊接式车刀
数 控 车 削 加 工
(1)概念:将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀 体上称为焊接式车刀 . 刀具的选择
(2)优、缺点：优点是结构简单，制造方便，刚 性较好：缺点是由于存在焊接应力，使刀具材料 的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。刀杆不能 重复使用，硬质合金刀片不能充分回收利用 (3)应用 2 ．机夹式可转位车刀：
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型腔的数控加工
数 控 车 削 加 工
对以上三种切削进给路线，经 分析和判断后可知矩形循环进 给路线的进给长度总和最短。
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型腔的数控加工
数 控 车 削 加 工
各种焊接式车刀 1一切断刀 2—90º 左偏刀 4—弯头车刀 5一直头车刀 7一宽刃精车刀 8一外螺纹车刀 10一内螺纹车刀 11一内槽车刀 13一盲孔车刀
数 控 Βιβλιοθήκη Baidu 削 加 工
模具 常用 数控 加工 方法 及选 用
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型腔的数控加工
（5）孔系的加工 在一次安装中可以完成零 件的铣削、孔系的钻削、镗削、铰销及攻螺纹等。 ①直径大于￠30mm的已铸出毛坯孔的孔加工， 用粗镗→半精镗→孔口倒角→精镗的加工方案， 孔径较大的可采用立铣刀粗铣→精铣加工方案。 ②对于直径小于￠30mm无底孔的孔加工，用 锪平端面→打中心孔→钻→扩→孔口倒角→铰加 工方案，对有同轴度要求的小孔，用锪平端面→ 打中心孔→钻→半精镗→孔口倒角→精镗(或铰) 加工方案。 ③内螺纹的加工 ，M6～M20机攻螺纹 M6以 下 手攻螺纹 M20以上用铣削(或镗削)
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型腔的数控加工
毛坯为已粗车过的￠34mm×80mm棒料，材料为Cr12， 要求在数控车床上车削。 1．零件工艺分析 坯件左端应加长用作夹持部位
数 控 车 削 加 工
2．确定装夹方案 左端三爪卡盘，右端用活顶针一次 装夹完成粗、精加工。
3 ．确定数控加工顺序及进给路线 ①车端面；②粗 加工外轮廓；③精加工外轮廓；④割断四个工步完成。
车削工艺制 订的实例
4．选择刀具和确定切削用量 选用硬质合金90º 粗车 刀，硬质合金90º 精车刀和高速钢割断刀。 (1) 背吃刀量 粗车循环时，取背吃刀量ap=3mm，精 车时ap=0.25mm。 (2) 主轴转速 查表取粗车vc=60 m／min，精车 vc=90m／min，既粗车时，主轴转速n=600r／min 精 车时，主轴转速n=850r／min (3) 进给速度 粗车时，f=0.3mm/r，精加工时， f=0.1mm/r。计算得：粗车vf=180mm/min，精车 vf=85mm/min。
2．主轴转速的确定
（l）车光轴时主轴转速 ：计算、查表和经验确定法。 （2）车螺纹时主轴转 ：不同的数控系统，推荐不同的主轴 转速，如大多数经济型车床数控系统 n≤1200/P-k
3 ．进给速度的确定
（l）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产率 (2)切断、车削深孔或精车削时，宜选择较低的进给速度。 (3) 具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量 高的进给速度。 （4）进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应。
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型腔的数控加工
数 控 车 削 加 工
先粗后精
先近后远
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型腔的数控加工
数 控 车 削 加 工
第一刀 A→B→C→D→A； 第二刀 A→E→F→G→A； 第三刀 A→H→I→J→A 。
第一刀 B→C→D→E→B； 第二刀 B→F→G→H→B； 第三刀 B→I→J→K→B。 起刀点与对刀点分离， 并设于图示B点位置处 进给路线短
存放于刀具库内，需要时再通过换刀指令，由ATC自动换刀。
数控镗铣床和加工中心都能够进行铣削、钻削、镗削及攻螺纹 等加工。 常有： （1）三坐标数控铣床与加工中心 （2）四坐标数控铣床与加工中心 （3）五坐标数控铣床与加工中心
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型腔的数控加工
1．零件结构工艺性分析 （1）零件图样尺寸的正确标注 （2）获得要求的加工精度 如过薄的底板与助 板，因加工时弹性退让极易产生切削面的振动， 薄板厚度尺寸公差难以保证。 （3）如图① R尽量统一；②R与 H的关系；③r 与铣刀端刃铣削平面的能力的关系。 （4）保证基准统一 ：采用统一基准定位加工各 要素。 （5）分析零件的变形情况： ①热处理方法解决； ②粗、精加工分开；③对称去余量 。 2．零件毛坯的工艺性分析 （1）分析毛坯的装夹适应性定位和夹紧的可靠 性与方便性 ；增加装夹余量或工艺凸台、工艺 凸耳等辅助基准。 （2）分析毛坯余量的大小及均匀性
2．最短的切削进给路线
3．完工轮廓的连续切削进给路线
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型腔的数控加工
夹具的精度和结构应该和数控机床的高速度、 高精度和自动化相适应,除使用通用三爪自定心 卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外,还 常用
数 控 车 削 加 工
夹具的选择
(1) 用于轴类工件的夹具:自动夹紧拨动卡盘、 拔齿顶尖、三爪拨动卡盘和快速可调万能卡盘等。 (2)用于盘类工件的夹具 这类夹具适用在无尾座的卡盘式数控车床上。 主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘。
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型腔的数控加工
进给路线泛指刀具从对刀点（或机床固定原 点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序 所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、 切出等非切削空行程。 进给路线的 确定 主要在于确定粗加工及空行程的进给路线 1．最短的空行程路线
数 控 车 削 加 工
(1)合理利用起刀点
(2)合理设置换（转）刀点 (3) 合理安排“回零”路线
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型腔的数控加工
数 控 铣 削 加 工
模 具 数 控 铣 削 工 艺 制 定 的 实 例
毛坯为已过加工好六面的70mm×50mm×20mm板材， 材料为Cr12，要求在数控铣床上铣削型腔。 1．零件图样工艺分析 2．确定装夹方案 3．确定加工顺序及进给路线 4．选择刀具及确定切削用量 （1）背吃刀量 （2）主轴转速 （3）进给速度
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数 控 铣 削 加 工
进给 路线 的确 定
型腔的数控加工
1.对在数控铣削刀具的基本要求： 一是刚性要好；二是耐用度要高。 2．常用铣刀的种类和特点 （1）面铣刀 主要用于面积较大的平面铣削和较平 坦的立体轮廓的多坐标加工。 （2）立铣刀 立铣刀的圆柱表面和端面上都有切 削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。其 端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能轴向进给。 （3）模具铣刀 主要用于模具型腔的铣削加工。 （4）键槽铣刀 键槽铣刀端面刃延至中心，既象立 铣刀，又像钻头。加工时能轴向进给。 （5） 鼓形铣刀 控制刀具上下位置，相应改变刀刃 的切削部位，可以切出从负到正的不同斜角。 （6）成形铣刀 为特定的加工专门设计制造的铣刀。
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型腔的数控加工
数 控 车 削 加 工
按标注的尺寸画出来,圆 弧和斜线不相切
12+14+5=32 不等于32 ¢ 12和SR5不相切
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型腔的数控加工
加工所用 坯料为 Ф32棒料, 批量生产
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第一道工序 车 出Ф12mm和 Ф20mm两圆柱 面及圆锥面，换 刀后切断。
第二道工序 车 削包络SR7mm 球面的30°圆锥 面，换精车刀精 车圆弧表面。
数 控 车 削 加 工
零件图的 工艺分析
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型腔的数控加工
工序的确定
数控加工应按工序集中的原则划分工序，在 一次安装中尽可能完成大部分甚至全部表面的加 工。 (1)按零件加工表面划分 (2)按粗、精加工划分 (1)先粗后精
数 控 车 削 加 工
加工（工步） 顺序的确定
(2)先近后远:在一般情况下，离对刀点远的部 位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程 时间，保持工件的刚性。 (3)内外交叉
数 控 车 削 加 工
2.制订数控车削工艺在遵循一般工艺原
则的基础上结合数控车削的特点来进行。 其主要内容有: (1)分析零件图纸; (2)确定安装方式; (3)确定各表面的加工顺序和进给路线; (4)选择刀具、夹具和切削用量等。
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型腔的数控加工
1. 零件的结构工艺性分析 即零件的结构应便于加工成形。 2．轮廓几何要素分析 （1）分析几何元素的给定条件是 否充分合理,便于编程 。 （2）精度分析:数控车削加工精度 是否达到图样要求. （3）技术要求分析：技术要求是 否齐全、合理；位置精度要求高的 表面应在一次安装下加工出来；表 面粗糙度要求较高的表面应采用恒 线速切削。
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模具 常用 数控 加工 方法 及选 用
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型腔的数控加工
数 控 铣 削 加 工
各种 加工 方法 介绍
1. 45°面铣 2. 90°面铣 3.方肩铣刀 4.各种高效铣削方法 5.多功能圆刀片铣 6.球头立铣 7.螺纹铣
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型腔的数控加工
1 .定位基准的选择 （1）应注意减少装夹次数，尽量做到在一 次安装中能把零件上所有要加工表面都加工 出来。 （2）定位基准应尽量与设计基准重合， （3）对薄板件，选择的定位基准应有利于 提高工件的刚性，以减小切削变形。 （4）一般多选择工件上不需数控铣削的平 面和孔作定位基准。 2.夹具的选择 加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进 给和切削加工
数 控 铣 削 加 工
装夹 方案 的确 定
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型腔的数控加工
1.铣削外轮廓的进给路线 应避免沿零件外轮廓的法向切入，以避在切入 处产生刀痕，而应沿切削起始点延伸线或切线方 向逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。 2.铣削内轮廓的进给路线 刀具可以沿一过渡圆弧切入和切出工件轮廓 R1 ＞R2 （过渡圆弧半径 ） 3.铣削二维型腔的进给路线 第一步切内腔，第二步切轮廓。切削内腔区域 时，主要采用环切和行切两种走刀路线 4.铣削曲面的进给路线 在保证零件加工精度 和表面粗糙度的条件下，尽量缩短进给路线，以 提高生产率。 5.孔加工进给路线 （l）确定xy平面内的进给路线 ①定位要迅速 ②定位要准确 （2）确定Z向的进给路线和工作进给距离计算
型腔的数控加工
数 控 车 削 加 工
1.数控加工的最大特征有两点： 一是可以极大地提高精度； 二是可以提高加工质量的重复精度，稳 定加工质量，保持加工零件质量的一致。 2.数控加工及特点 (P142) 3.数控机床在模具加工中应用(P142)
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型腔的数控加工
1.模具数控加工工艺设计是对模具 零 模 具 数 控 车 削 加 工 工 艺 的 制 订 件进行数控加工前的准备工作，无论是手 工编程还是自动编程，在编程前都要对所 加工的模具零件进行工艺设计。
数控车削加工时应尽量采用机夹式可转位车刀。
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型腔的数控加工
数控车床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速 或切削速度（用于恒线速切削）、进结速度或进给量。
1．背吃刀量的确定
数 控 车 削 加 工
粗车余量应尽可能大，精车余量一般比普通车削时所留余 量少，常取0.1-0. 5mm。
切 削 用 量 的 选 择