四川工程职业技术学院 课时授课教案 /学年第期 课程名称:数控加工工艺 授课班级:(三专)数控01-1、 授课时间:第周星期 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: 课后记录 年月日
四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 课 时 授 课 教 案 / 学年第 期 课程名称： 数控加工工艺 授课班级： （三专）数控 01-1、2 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 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a。 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a在Oy平面上和xOz平 面上的分夹角。 a 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25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a>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
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
鼓形刀 用鼓形铣刀分层铣削变斜角面 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△x,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 些,。有利于散热,但刀头半径应小于内 两轴半坐标行切法加工曲面 凹曲面的最小曲率半径 两轴半坐标加工曲面的刀心轨迹O1O2和切削点轨迹ab如图所示。图 中ABCD为被加工曲面,Py平面为平行于yz坐标平面的一个行切面,刀 心轨迹O1O2为曲面ABCD的等距面IJKL与行切面P=的交线,显然O1O 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
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 1 O 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 1 O 2 为曲面ABCD的等距面IJKL与行切面P yz 的交线，显然O 1 O 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,Px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 刀心轨迹 切削点轨迹 Pz切削点轨迹 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 但这时的刀心轨迹O1O2不在Px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:的圆柱面与叶面的交线AB为螺旋线的一部 分,螺旋角为v;,叶片的径向叶型线(轴向割线)EF的倾角a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Δ0与z坐标位移△z的合成。当AB加工完后,刀具径向位移Δx。(改 变R;),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O1 的α1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
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 1 O 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 ，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 1 的 1 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
曲面的五坐标联动加工