数控加工工艺教案—曲面的加工
数控机床加工光滑曲面的方法与技巧
数控机床加工光滑曲面的方法与技巧数控机床在现代制造业中的应用越来越广泛，能够高效精确地加工各种复杂曲面。
在数控机床加工光滑曲面时，为了获得更好的加工质量，需要掌握一些方法与技巧。
本文将介绍数控机床加工光滑曲面的方法与技巧。
首先，精确的CAD模型是数控机床加工光滑曲面的基础。
在开始加工之前，需要进行充分的准备工作，包括编写精确的加工程序和制定合理的工艺流程。
CAD模型应当包含完整的曲面信息，并且符合设计要求，以保证加工后的曲面与设计一致。
其次，选择合适的刀具和加工参数是关键。
刀具的选用要根据曲面的形状、材料特性等因素进行合理选择。
对于复杂曲面的加工，往往需要使用切削刀具和球头刀具等特殊刀具。
同时，要根据曲面的材料硬度和切削速度等因素，合理选择刀具的转速和进给速度。
第三，合理的加工路径是保证光滑曲面加工质量的关键。
在数控机床加工光滑曲面时，采用合理的加工路径可以减少加工误差和表面粗糙度。
一般来说，可以采用等分法、等高线法等方法确定加工路径。
另外，需要注意避免切削过程中的碰撞和干涉。
第四，控制切削力和温度对光滑曲面加工也很重要。
过大的切削力和温度会导致曲面粗糙度增加和尺寸偏差增大。
因此，在加工中要合理选择刀具材料、润滑剂和切削液等，并且根据具体情况控制切削速度、进给量和切削深度等参数。
最后，加工过程中的检测和修磨是保证光滑曲面质量的关键环节。
在加工完成后，需要对加工曲面进行检测，包括表面粗糙度、尺寸偏差等方面的测量。
根据检测结果，可以采取相应的修磨措施，如刀具修磨、研磨等，以获得更好的加工质量。
总之，数控机床加工光滑曲面需要掌握一些方法与技巧。
在加工前准备工作中，需要有精确的CAD模型和合理的加工程序。
选择合适的刀具和加工参数，以及合理的加工路径，可以保证加工质量。
同时，控制切削力和温度，以及进行检测和修磨，都是提高光滑曲面加工质量的重要环节。
只有综合运用这些方法与技巧，才能够加工出精确、光滑的曲面，满足现代制造业对产品质量的要求。
数控机床与操作项目项目二曲面轴的数控车削加工1
教学难点
会选择可转位外圆车刀
选择对应切削用量
任务提出—工作任务
现需生产如图2-1-1所示曲面轴零件10件，试完成以下工艺任务： 1.会选择螺纹切削刀具并编写数控加工工艺文件； 2.会设定螺纹加工的参数。
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（一）外圆车削切削用量的选用
切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量、生产效率 和加工成本均有较大的影响。 1.切削用量选择方法 （1）切削用量的选择原则 合理的切削用量是指充分利用机床和刀具的性能，并在保证加工质量的 前提下，获得高的生产率与低加工成本的切削用量。 （2）粗加工时切削用量的选择原则 粗加工时，要尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。一般来 说，首先根据加工余量选择大的背吃刀量；其次根据机床进给系统及刀杆的 强度、刚度选择较大的进给量；最后根据刀具耐用度确定合适的切削速度， 并校核所选切削用量是否在机床功率所允许的范围内。 （3）精加工（半精加工）时切削用量的选择原则 精加工和半精加工时，由于要保证工件的加工质量，应首先根据粗加工 后的加工余量选择较小的背吃刀量；其次根据已加工表面粗糙度要求，选择 较小的进给量；最后根据刀具耐用度尽可能选择较高的切削速度。
项目2
任务1 编制曲面轴的数控加工工艺
曲面轴的数控车削加工
数控机床与操作项目项目二曲面轴的数控车削加工2
教学难点
会选择可转位外圆车刀
选择对应切削用量
任务提出—工作任务
1.刀具半径补偿指令G40、G41、G42
（a） 加工内、外圆柱面
（b）加工端面
图2-2-1 不使用刀尖半径补偿情况
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（1）刀具半径补偿的原因
在车床上，刀具半径补偿又称刀尖圆弧半径补偿，简称刀尖半径
补偿。实际使用的刀具，在切削加工中，为了提高刀尖强度，降低加 工表面粗糙度，通常将刀尖磨成圆弧过渡刃。因此，实际上真正的刀 尖是不存在的，这里所说的刀尖只是一“假想刀尖”。有时实际加工 点与理想加工点不符，产生偏差，故需要刀尖半径补偿。 在加工内、外圆柱面或端面时，切削点就是刀位点A或B点，而A 点或B点与数控系统控制的假想刀尖点C在同一圆柱面上或同一端面上， 刀尖圆弧R不影响加工尺寸、形状，所以可以不使用刀尖半径补偿。 如图2-2-1所示。
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4）注意事项
G71程序段本身不进行精加工，粗加工是按后续程序段ns~nf给 定的精加工编程轨迹，沿平行于Z轴方向进行。 G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、 T只在循环时有效，精加工时处于ns~nf程序段之间的F、S、T有效。 循环中的第一个程序段（即ns段）必须包含G00或G01 指令， 即必须是直线或点定位运动，但不能有Z轴方向上的移动。 ns~nf程序段中，不能包含子程序。
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（4）说明
使用刀尖半径补偿指令注意事项： 1）G41、G42、G40指令必须和G00或G01指令一起使用，而不能与G02 或G03指令一起使用。 2）刀尖半径补偿必须在轮廓加工之前建立，在轮廓结束后取消，防 止出现误切或接刀痕迹而损坏工件。
3）建立或取消刀尖半径补偿的移动距离必须大于刀尖半径补偿值。
数控加工工艺项目化教程第四版 电子教案 (2)[5页]
![数控加工工艺项目化教程第四版 电子教案 (2)[5页]](https://img.taocdn.com/s3/m/fb5f090b580102020740be1e650e52ea5518ce94.png)
《数控加工工艺》电子教案教学任务：项目一之任务二曲面轴的数控加工工艺设计教学时数：2课时教学目标：1.知识目标：掌握曲面零件轴的数学处理方法和编程尺寸设定值的确定；了解切槽刀及切槽加工工艺；了解螺纹刀并掌握螺纹车削加工工艺。
2.技能目标：能够对曲线轮廓进行处理并会获取零件各基点值；能够正确选定车削加工螺纹时的切削用量；在项目一的学习基础上进一步培养学生对工艺设计的整体思路和步骤的理解，达到能够进行较复杂的曲面轴件的数控加工工艺设计。
教学重点：尺寸的数学处理、较长轴件的装夹、螺纹车削工艺。
教学方法：讲授法、多媒体演示法、小组讨论法教学步骤：（任务描述）曲面轴如图1-39所示，零件材料为45钢，毛坯尺寸为Φ55mm×172mm，单件生产。
设计该零件的数控加工工艺。
图1-39曲面轴（提出问题）1.该零件相对项目1的轴件在尺寸精度上，几何结构上有何变化？在普通车床上容易加工么？难点在哪？2.图纸中M30×2 以及A4/8.5的含义是什么？（引入相关知识学习）1．圆弧曲面的车削加工（1）圆弧曲面切削路线①凹圆弧切削路线②凸圆弧加工的切削路线（2）零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定①编程原点的选择；轴类零件编程原点选在右端面的回转中心上。
②编程尺寸设定值的确定，编程尺寸一般平均尺寸代替，最后根据试加工结果进行修正。
③应用实例（3）外圆弧曲面轴类零件数控车削刀具选择车削圆弧表面或凹槽时，要注意车刀副后刀面与工件已车削轮廓表面会否干涉。
为避免干涉也可采用直头刀杆车削。
2．较长轴类零件的定位与装夹（二）见教材表1-13实心较长轴外圆加工的装夹方式：一夹一顶、内梅花顶尖装夹、双顶尖、双顶尖中心架（或跟刀架）。
如果需要顶尖，则轴上一定有一个中心孔，了解一下中心孔的类型和结构（见知识拓展），此处回答了提出问题关于“A4/8.5的含义是什么”。
（1）常用中心孔定位夹具-顶尖顶尖分为前顶尖与后顶尖。
《数控加工工艺设计与程序编制教案》学习单元8教案
学习单元8教案
授课教师课程名称
学习单元名
称基座的数控加工工艺设计
与程序编制
学时数8
授课班级授课时间
参考资料《数控加工工艺设计与程序编制》人民邮电出版社周虹主编教学方法讲授法、讨论法、案例教学法、引导文法
教学目标：
1．了解曲面的铣削方法
2．了解曲面加工时铣刀的选择
3．掌握数控铣宏程序
学习任务：加工基座，如下图所示，要求设计数控加工工艺方案，编制机械加工工艺过程卡、数控加工工序卡、数控铣刀具调整卡、数控加工程序卡，进行仿真加工，优化走刀路线和程序。
资讯：0.5学时（注：1学时=45 min，下同）
教学环节主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备注
1、任务描述（1）描述学习目标数控编程机房
PPT
讲授法5min
2、布置任务（1）布置任务
（2）下发引导文
（3）发放相关学习资料分析
PPT
学习资料8
引导文8-1
讲授法10min
3、零件工艺性
分析
对图8-1进行工艺性分析PPT 讨论法5min
决策、计划：0.5学时
教学环节主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备注
制定数控工艺方案（一）曲面的铣削方法
1．边界敞开的曲面铣削
2．模具型腔加工
（二）曲面加工时铣刀的选择
PPT 讨论法25min
实施：3学时。
数控铣床编程模块6 曲面类零件加工
1 用户宏程序
变量
①空变量#0：该变量总是空的，不能赋值给该变量。 ②局部变量#1~#33：在用户宏程序中局部使用的变量。 ③公共变量：公共变量是在主程序及调用的子程序中通用的变量，分为保持型 变量#500~#999与操作型变量#100~#199两种。操作型（非保持型）变量断电后就 被清零，保持型变量断电后仍被保存。 ④系统变量：系统变量是根据用途而被固定的变量。
２ Ｂ类宏程序
（1）B类宏程序变量的赋值
引数 A B C D E F
变量 #1 #2 #3 #7 #8 #9
引数 H I J K M Q
变量 #ll #4 #5 #6 #13 #17
引数 R S T U V W
变量 #18 #19 #20 #2l #22 #23
三轴联动加工曲面走刀路线
三轴联动加工常用复杂空间 曲面的精确加工，但是编程计算 较为复杂，所用机床的数控装置 也必须具备三轴联动加功能。
2 曲面零件铣削加工方法
对叶轮、螺旋桨这样零件的 空间曲面，但困其曲面形状复杂 ，刀具容易与相邻表面干涉，需 常采用四轴或五轴联动加工。即 三个直角线性轴运动外，为防止 加工干涉，刀具还做沿坐标轴形 成的摆角运动。
３ 曲面加工的切削行距
采用球头加工曲面精曲面时，同一刀具轨迹所在的平面称为截平面，截 平面之间距离称为行距。行路间残留余量高度的最大值称为残余高度，残 余高度与球形铣刀的直径、行距有关。在实际加工中，通常根据要求的残 余高度值来反推计算行距值，再通过行距来控制残余高度。
铣削平面时的残余高度
铣削斜面时的残余高度
３ 曲面加工的切削行距
根据上述分析，为尽可能加大走刀行距以提高加工效率，可采取以下优化措施： l）合理选择刀具：除了凹曲面时为避免干涉而必须采用球头刀加工外，应优先考虑 使用非球面刀进行加工，以获得较高的加工效率和较好的表面质量。此外，还应选择 较大直径的刀具加工以提高刀具刚度和增大行距。 2）合理选择工件安装方位：平底刀或环形刀加工时，应使工件表面各处法矢与Z 轴 的夹角尽可能小以增大行距。此外，在加工凹曲面时选择的工件安装方位应不存在刀 具干涉。鼓形刀加工时，应使工件表面各处法矢与Z 轴的夹角尽可能大以增大行距。 3）合理选择进给方向：平底刀或环形刀加工时，选择的进给方向应使进给方向角尽 可能小。而鼓形刀加工时则相反。此外，应选择曲面曲率较小的方向作为行进给方向 ，但它对行距的影响比进给方向对行距的影响小。
数控机床与操作项目项目二曲面轴的数控车削加工3
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2.不同布局影响机床操作方便程度
数控车床的三种不同布局方案，如图2-3-6所示。 图（a）为水平床身-水平滑板，床身工艺性好，便于导轨面的加工，下部空 间小，故排屑困难，刀架水平放置加大了机床宽度方向的结构尺寸；图（b）为 倾斜床身-倾斜滑板，排屑亦较方便，中小规格的数控车床其床身的倾斜度以 60°为宜；图（c）水平床身-倾斜滑板，具有水平床身工艺性好，宽度方向的尺 寸小，且排屑方便，是卧式数控车床的最佳布局形式。
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4.插补算法
（1）脉冲增量插补算法 通过向各个运动轴分配驱动脉冲来控制机床坐标轴相互协调运动，从 而加工出一定轮廓形状的算法。 ①特点是每次插补运算后，在一个坐标轴方向（X、Y或Z），最多产 生一个单位脉冲形式的步进电机控制信号，使该坐标轴最多产生一个单位 的行程增量。每个单位脉冲所对应的坐标轴位移量称为脉冲当量，一般用 δ或BLU来表示。 ②脉冲当量是脉冲分配的基本单位，它决定了数控系统的加工精度。 普通数控机床：δ=0.01mm； 精密数控机床：δ=0.005mm、0.0025mm或0.001mm； ③算法比较简单，通常只需要几次加法操作和移位操作就可以完成插 补运算，因此容易用硬件来实现。 ④插补误差<δ；输出脉冲频率的上限取决于插补程序所用的时间。因 此该算法适合于中等精度（δ=0.01mm）和中等速度（1～4m/min ）的机 床数控系统。
图2-3-6数控车床的三种不同布局方案
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3. 数控机床的主传动系统
（1）机床主传动系统功能 主传动系统是实现机床主运动的传动系统，通过变速，使主轴获得 不同的转速，以适应不同的加工要求。在变速的同时，还要求传递一定 的功率和足够的扭矩，同时主传动系统还需要有较高精度及刚度并尽可 能降低噪声，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。 （2）数控机床主传动系统的基本要求： ①转速高，功率大，能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实 现高效率加工。 ②主轴转速的变换迅速可靠，调速范围广，无级变速，使切削工作 始终在最佳状态下进行。 ③为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还必须设有刀具自动装卸、 主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。 ④为实现对C轴位置（主轴回转角度）的控制，主轴还需要安装位置 检测装置。
第3章数控铣削加工工艺(教案9)
第3章 数控铣削加工工艺
(3） 铣刀端刃圆角半径r的选择。铣刀端刃圆角半径 r的大小一般应与零件上的要求一致。但粗加工铣刀因尚 未切削到工件的最终轮廓尺寸，故可适当选得小些，有 时甚至可选为“清角” （即r＝0～0.5mm），但不要造 成根部“过切”的现象。
（4） 立铣刀几何角度的选择。对于立铣刀，主要
第3章 数控铣削加工工艺 2. 夹具的选择 (1) 为了保持零件安装位置与机床坐标系及编程坐标系方 向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，同时还要
求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸关系。
(2) 在加工过程中，为了保证夹具与铣床主轴套筒或刀套、
刀具不发生干涉，夹具在设计和制造时应尽可能开敞， 使待加 工面充分暴露在外，同时夹紧机构元件与加工面之间应保持一
5) 鼓形铣刀
如图3-20所示的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径 为R的圆弧面上，端面无切削刃。加工时控制刀具上下位 置，相应改变刀刃的切削部位，可以在工件上切出从负 到正的不同斜角。R越小，鼓形铣刀所能加工的斜角范围 越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀具的缺点是
刃磨困难，切削条件差， 而且不适于加工有底的轮廓表
还可用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择，
5°。主偏角κr 在45°～90°范围内选取，铣削铸铁时取κr=45°，
第3章 数控铣削加工工艺
· 立铣刀主要参数的选择
（1） 铣刀直径D的选择。一般情况下，为减少走刀次数， 提高铣削速度和铣削量，保证铣刀有足够的刚性以及良好的散热 条件，应尽量选择直径较大的铣刀。但选择铣刀直径往往受到零 件材料，刚性，加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素的 限制。图3-22所示零件的内轮廓转接凹圆弧半径R较小时， 铣刀 直径D也随之较小，一般选择D=2R。 若槽深或壁板高度H较大， 则应采用细长刀具，从而使刀具的刚性变差。 铣刀的刚性以铣刀 直径D与刃长l的比值来表示，一般取D／l＞0.4～0.5。 当铣刀的 刚性不能满足D／l＞0.4～0.5的条件（即刚性较差）时，可采用直 径大小不同的两把铣刀进行粗、精加工。先选用直径较大的铣刀 进行粗加工，然后再选用D、l均符合图样要求的铣刀进行精加工。
“典型曲面加工”教学设计稿.doc
“典型曲面加工”教学设计尊敬的各位评委:大家好！我是眉县职教中心任志超，我教学设计的的课题是《典型曲面加工》，下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教法学法、教学过程以及教学反思六个方面进行展示。
第一部分教材分析教材选用，我所选用的教材是中国铁道出版社出版，崔俊明、张亚力主编的《数控铳削编程与操作》。
这本教材注重贯彻任务导向的教学思想，以岗位任务为引领，工作任务为导向，每个典型任务完成一个完整行动的学习过程。
为了提升学生加工兴趣，我对教材做了处理，将项目八中任务一中曲面凹模加工换做五角星加工，并让学生在空白处刻上自己的姓名，让他们体验到成功的喜悦。
第二部分学情分析学生是知识信息的建构者，教学活动必须建立在学生的认知水平及已有的知识基础上，本节课的教学对象是中职数控专业二年级学生，学生已经具备铳削加工的基础知识，会利用数控铳床加工简单零件，学习过CAXA 编程软件，但是考虑到学生抽象逻辑思维能力较弱，动手能力比较强，适合在做中学，所以在教学时，主要让学生多动手操作练习，减少理论知识的讲解。
第三部分教学目标根据中职学校“以就业为导向，以能力为目标”人才培养要求，我确定本节课的教学目标，要求学生从认知上掌握CAXA制造工程师辅助编程的基本思路与操作方法；从能力上让学生会加工程序生成、传输以及零件加工；从态度方面要激发学生学习热情，培养学生认真、细致和严谨的工作作风。
考虑到学生的认知水平及所要达到的教学目标，我把重点内容确定为五角星零件的三维实体造型；教学难点为加工参数的设置。
第四部分教法学法教法学法包括教法分析和学法指导两个方面。
有效的教学不是单纯的讲解模仿与记忆，而是一个有目的的主动建构知识的过程，因此本节课我以实习车间为教学场所，主要采用任务驱动教学法来实施，在整个教学过程中贯穿“做中教、做中学”的教学理念，让学生在完成任务的活动中学习知识和技能。
另外运用多种教学媒体讲授、演示教学内容，师生互相讨论突出教学重难点，分组实习作业法完成具体任务。
数控机床与操作项目项目二曲面轴的数控车削加工4
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2.设置刀具磨损的补偿 刀具补偿分成刀具偏置、刀具磨损补偿、刀具半径补偿三 个部分。刀具偏置就是通过对刀找到编程零点的位置后才 能切削走刀；刀具磨损补偿是在刀具使用过程中刀具被磨 损后，在不换用新的刀具的情况下，通过修改刀具磨损补 偿达到图纸的工艺要求；刀具半径补偿是在考虑刀具的强 度和使用寿命前提下，把刀具的刀尖用了一个过渡的圆角， 刀尖半径就是圆弧的半径。一般情况下在切削圆弧、圆锥、 倒角的时候经常用到刀具半径补偿，防止产生过切或少切 的情况。
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2.刀尖圆弧半径补偿
输入刀具参数。刀具参数包括X轴偏置量、Z轴偏置量、刀尖R、 假想刀尖方位 T。这些都与工件的形状有关，必须用参数输入数控系 统数据库。FANUC系统如图2-4-5所示,华中系统如图2-4-6所示，其他 系统也类似。
图2-4-7所示为后置 刀架假想刀尖方位编号 简图及详图；图2-4-8所 示为前置刀架假想刀尖 方位编号简图及详图。
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（3）测量过程
首先要清理干净被测螺纹油污及杂质，然后在量具与被测螺
纹对正后，用大拇指与食指转动环规，旋入螺纹长度在2个螺距之
内为合格，否则判为不合格品。
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（4）维护与保养
量具使用完毕后，应及时清理干净测量部位附着物，存放在规定
的量具盒内。生产现场在用量具应摆放在工艺定置位置，轻拿轻放， 以防止磕碰而损坏测量表面。严禁将量具作为切削工具强制旋入螺纹， 避免造成早期磨损。可调节螺纹环规严禁非计量工作人员随意调整， 确保量具的准确性。环规长时间不用，应交计量管理部门妥善保管。
图2-4-1 高精度的光环规
图2-4-2高精度的螺纹环规
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（二）加工精度的质量控制
1.刀具位置补偿 刀具的位置补偿又称为刀具偏置补偿或刀具偏移补偿。在下面三 种情况下，均需进行刀具位置的补偿。 （1）在实际加工中，通常是用不同尺寸的若干把刀具加工同一轮 廓尺寸的零件，而编程时是以其中一把刀为基准设定工件坐标系的， 因此必须将所有刀具的刀尖都移到此基准点。利用刀具位置补偿功能， 即可完成。 （2）对同一把刀来说，当刀具重磨后再把它准确地安装到程序所 设定的位置是非常困难的，总是存在着位置误差。这种位置误差在实 际加工时便会造成加工误差。因此在加工以前，必须用刀具位置补偿 功能来修正安装位置误差。 （3）每把刀具在其加工过程中，都会有不同程度的磨损，而磨损 后的刀具的刀尖位置与编程位置存在差值，这势必造成加工误差。这 一问题也可以用刀具位置补偿的方法来解决。
数控加工工艺及编程 曲面接受任务图纸分析
曲面零件加工
知识目标
1、能够说出自动编程的只要特点。
2、掌握曲面零件加工的基本工艺。
3、了解球头刀的使用范围。
技能目标
1、了解自动编程加工知识，能够说出自动编程加工与手动编程加工的区别。
2、能够根据图样要求合理选用自动编程软件，完成零件复杂曲面的编程与
加工。
3、能合理选择切削用量，制定合理的加工工艺路线。
一、任务描述
试编辑下图所示零件加工程序并加工，毛坯尺寸60mm×60mm×50mm，铝板。
要求熟练掌握自动编程，从而完成程序的编辑、输入、校验、装刀、装毛坯、对刀、加工的任务。
主要加工内容有方形底座轮廓、R25的球体加工。
零件模型如下图：
二、零件图纸
三、尺寸分析采集
该零件尺寸长宽为60x60,图纸中没有做尺寸精度要求，故毛坯可选择60X60 ，高度可适当大些。
毛坯尺寸可用60X60X50。
只要加工内容是R25±0.05的半球部分。
先用立铣刀开粗，加工出半球的轮廓，然后再用球头刀精加工。
数控加工工艺及编程 曲面加工任务
12.1曲面加工任务描述
零件图尺寸如图12-159所示，采用合适的加工方法进行加工创建一个三维曲面，然后对其进行加工。
图12-159零件图尺寸图12-160设置了干涉表面零件曲面
12.4.1零件加工工艺分析
（1）加工过程分析
在加工过程中为了控制刀具加工的深度及水平范围，可先在图形的底面绘制一个干涉表面（长度为220mm，宽度为150mm，单边各留出10mm左右的余量），如图12-160所示。
（2）加工方法及步骤
思路分析：以下从工艺分析、刀具选择、切削用量选择三个方面进行说明。
1）工艺分析如图12-160所示，加工部位是用是较倾斜的曲面轮廓，加工余量较多，不可能一次就能切除，所以还要留出余量，这样就需要采用多种加工方式进行粗、精加工。
可以先采用挖槽粗加工方式进行开粗，再用平行铣削精加工方式进行第二次半精加工，最后采用精加工方式中的平行铣削进行精加工，对于较窄的曲面交界处可采用曲面精加工方式中的交线清角进行清除。
2）刀具选择加工过程中要用到的刀具有φ10mm平铣刀、φ8mm、φ6mm、φ2mm 的球头铣刀。
3）切削参数选择切削参数的选择如表12-3所示
表12-3切削参数选择
加工步骤刀具与切削参数
序号加工内容主轴转速
n/min 进给速度mm/min
类型材料
1粗加工表面φ10mm平铣刀高速钢1000150 2半精加工表面φ8mm球刀高速钢1000200 3精加工表面φ6mm球刀高速钢2000250 4交线清角φ2mm球刀高速钢2000150。
曲面型面的数控铣削加工及编程实训
课题九曲面型面的数控铣削加工及编程实训
一、教学要求
1、合理编写曲面零件的加工工艺
2、掌握曲面零件的铣削方法
3、能独立分析加工及编程中出现的问题
二、教学内容
图9-1(a)所示零件，平面已加工完，在数控铣床上铣削凹形曲面槽，刀具直径为水6的球头铣刀，编制铣削程序。
图8-1 曲面型面的铣削
加工方案简述如下。
工件坐标系原点：由图样中可以分析出加工表面的设计基准在工件中心，所以工件原点
定在坯料上表面中心点，如图9—1 (a)中的O点。
工件装夹：采用平口虎钳装夹工件。
刀具选择：采用Φ6的球头铣刀。
刀补号为T1。
采用刀具半径右补偿方式。
加工程序：进刀、退刀方式：刀具由工件毛坯外，直线退刀、进刀。
走刀路线如图9-1 (b)所示，在ZX面内插补切削，采用半径补偿功能，Z向分层切削，一个循环单元刀具轨迹为“1—2—3—4—5—6—2”，每循环一次切削一层，每次背吃刀量(Z向)a p＝5mm，循环5次即完成加工。
主轴转速为1000r／min；进给速度为80mm／min。
经计算，图9-11(a)中凹形曲线轮廓的基点坐标为A(-70，0)；B(-26.25，-16.54)；C(26.25，-16.5)；D(70，0)。
圆心坐标为o1(-45，0)；o2(45，0)；o3(0，-39.69)。
①采用子程序编程，数控程序如下。
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课时授课教案
/ 学年第期课程名称：数控加工工艺
授课班级：
授课时间：第周星期第节
课题：曲面的加工
教学目的：理解曲面特点
掌握曲面加工方法
重点、难点：
曲面加工特点、方法
使用教具：课件
课后作业： 1
课后记录：
年月日
授课主要内容
一、变斜角面的加工方案
1．对曲率变化较小的变斜角面
选用x、y、z和A四坐标联动的数控铣床，采用立铣刀（但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥补）以插补方式摆角加工，如图所示。
加工时，为保证刀具与零件型面在全长上始终贴合，刀具绕A轴摆动角度α。
2．对曲率变化较大的变斜角面
用四坐标联动加工难以满足加工要求，最好用x、y、z、A和B（或C 转轴）的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工，如图所示。
图中夹角A和B分别是零件斜面母线与z坐标轴夹角α在zOy平面上和xOz平面上的分夹角。
四、五坐标数控铣床加工零件变斜角面
a）四坐标数控铣床加工变斜角面b）五坐标数控铣床加工变斜角面3．采用三坐标数控铣床进行2.5轴加工
其刀具常球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修法清除，因为一般球头铣刀的球径较小，所以只能加工大于90°的开斜角面；而鼓形铣刀的鼓径较大（比球头铣刀的球径大），能加工小于90°的闭斜角（指工件斜角α＞90°）面，且加工后的叠刀刀峰较小，因此鼓形铣刀的加工效果比球头刀好，图所示是用鼓形铣刀铣削变斜角面的情形。
由于鼓形铣刀的鼓径可以做得比球头铣刀的球径大，所以加工后的残留面积高度小，加工效果比球头铣刀好。
二、曲面轮廓的加工方案
立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状以及精度要求采用不同的铣削加工方法，如两轴半、三轴、四轴及五轴等联动加工。
1． 对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，即x 、y 、z 三轴中任意两轴作联动插补，第三轴作单独的周期进给。
如图所示，将x 向分成若干段，球头铣刀沿yz 面所截进行铣削，每一段加工完后进给Δx ，再加工另一相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面。
在行切法中，要根据轮廓表面粗糙度
的要求及刀头不干涉相邻表面的原则选
取Δx 。
球头铣刀的刀头半径应选得大一
些，。
有利于散热，但刀头半径应小于内
凹曲面的最小曲率半径。
两轴半坐标加工曲面的刀心轨迹O 1O 2和切削点轨迹ab 如图所示。
图中ABCD 为被加工曲面，P yz 平面为平行于yz 坐标平面的一个行切面，刀心轨迹O 1O 2为曲面ABCD 的等距面IJKL 与行切面P yz 的交线，显然O 1O 2是一条平面曲线。
由于曲面的曲率变化，改变了球头刀与曲面切削点的位置，使切削点的连线成为一条空间曲线，从而在曲面上形成扭曲的残留沟纹。
用鼓形铣刀分层铣削变斜角面
两轴半坐标行切法加工曲面
2． 对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。
如图所示，P yz 平面为平行于坐标平面的一个行切面，它与曲面的交线为ab 。
由于是三坐标联动，球头刀与曲面的切削点始终处在平面曲线ab 上，可获得较规则的残留沟纹。
但这时的刀心轨迹O 1O 2不在P yz 平面上，而是一条空间曲线。
3． 对象叶轮、螺旋桨这样的零件
因其叶片形状复杂，刀具易于相邻表面干涉，常用五坐标联动加工。
其加工原理如图所示。
半径为R i 的圆柱面与叶面的交线AB 为螺旋线的一部分，螺旋角为i ψ，叶片的径向叶型线（轴向割线）EF 的倾角α为后倾角，螺旋线AB 用极坐标加工方法，并且以折线段逼近。
逼近段mn 是由C 坐标旋转Δθ与z 坐标位移Δz 的合成。
当AB 加工完后，刀具径向位移Δx 。
（改变R i ），再加工相邻的另一条叶型线，依次加工即可形成整个叶面。
由于叶面的曲率半径较大，所以常采用立铣刀加工，以提高生产率并简化程序。
因此为保证铣刀端面始终与曲面贴合，铣刀还应作由坐标A 和坐标B 形成的1θ的1α的摆角运动。
在摆角的同时，还应作直角坐标的附加运动，以保证铣刀端面中心始终位于编程值所规定的位置上，所以需要五坐标加工。
这种加工的编程计算相当复杂，一般采用自动编程。
两轴半坐标行切法加工 两轴半坐标行切法加工
曲面的切削点轨迹 曲面的切削点轨迹
曲面的五坐标联动加工。