第4章数控铣削加工工艺 4.1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。 4.1.1数控铣削加工的主要对象 (1)平面轮廓零件 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： 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
第4章 数控铣削加工工艺 4.1 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。 4.1.1 数控铣削加工的主要对象 （1） 平面轮廓零件 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。 2°32 3°10 1°20 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.五坐标数控铣床摆角加工，若没有上述机床， 也可用三坐标数控铣床进行两轴半近似加工
（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。 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.五坐标数控铣床摆角加工，若没有上述机床， 也可用三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 及需要刀日仰动+ 西豆甲mk←式工从←性庄n工。 (a) (b) (c) 图4-3空间曲面轮廓零件 (4)孔 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。 (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
（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 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。 （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
4.1.3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
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
4.2数控铣削加工工艺分析 4.2.1数控铣削加工部位及内容的选择与确定 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
4.2 数控铣削加工工艺分析 4.2.1 数控铣削加工部位及内容的选择与确定 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
4.2.2数控铣削加工零件的工艺性分析 (1)零件图及结构工艺性分析 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 ②检查零件的加工要求 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 ④对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑 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。 ⑥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。 ⑦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
4.2.2 数控铣削加工零件的工艺性分析 （1）零件图及结构工艺性分析 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 ② 检查零件的加工要求 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 ④ 对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑 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。 ⑥ 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。 ⑦ 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
(2)零件毛坯的工艺性分析 ①毛坯应有充分、稳定的加工余量。 ②分析毛坯的装夹适应性。 ③分析毛坯的余量大小及均匀性。 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 增加定位用工艺凸耳2个 凸耳等辅助基准，如图4-4 宽 所示，该工件缺少合适的 定位基准，在毛坯上铸出 图4-4增加辅助基准示例 两个工艺凸耳，在凸耳上 制出定位基准孔
（2） 零件毛坯的工艺性分析 ① 毛坯应有充分、稳定的加工余量。 ② 分析毛坯的装夹适应性。 ③ 分析毛坯的余量大小及均匀性。 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
4.2.3数控铣削加工工艺路线的拟定 (1)加工方法的选择 ① 平面加工方法的选择 ② 平面轮廓加工方法的选择 ③ 固定斜脚平面加工方法的选择 ④ 变斜角面加工方法的选择 ⑤ 曲面轮廓加工方法的选择 图4-5平面轮廓铣削 图4-6主轴摆角加工固定斜角平面
4.2.3 数控铣削加工工艺路线的拟定 （1）加工方法的选择 ① 平面加工方法的选择 ② 平面轮廓加工方法的选择 ③ 固定斜脚平面加工方法的选择 ④ 变斜角面加工方法的选择 ⑤ 曲面轮廓加工方法的选择 图4-5 平面轮廓铣削 图4-6 主轴摆角加工固定斜角平面
母线 x(摆角) (a)四坐标联动 (⑥)坐标联动 图4-7数控铣床加工变斜角面 对曲率变化较下的变斜角面，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4-7(a)所示。 对曲率变化交大的变斜角面，用四坐标联动加工难以满足加工要求， 最好用x、y、z、A或B(或C转轴)的五坐标联动数控洗床以圆弧插补 方试摆脚加工，如图4-7(b)所示
图4-7 数控铣床加工变斜角面 对曲率变化较下的变斜角面，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4-7(a)所示。 对曲率变化交大的变斜角面，用四坐标联动加工难以满足加工要求， 最好用x、y、z、A或B（或C转轴）的五坐标联动数控冼床以圆弧插补 方试摆脚加工，如图4-7（b）所示
鼓形刀 工件 残痕 图4-8用鼓形铣刀分层铣削变斜角面 图4-9两轴半坐标行切法加工曲面 图4-8所示是用鼓形铣刀分层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鼓径可以做的比球径大，所以加 工后的残留面积高度小，加工效果比球头刀好。 如图4一9所示，将x向分成若干段，球头铣刀沿yOz面所截的 曲线进行铣削，每一段加工完后进给，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。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面的最小曲率半 径
图4-8 用鼓形铣刀分层铣削变斜角面 图4-9 两轴半坐标行切法加工曲面 图4-8所示是用鼓形铣刀分层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鼓径可以做的比球径大，所以加 工后的残留面积高度小，加工效果比球头刀好。 如图4—9所示，将x向分成若干段，球头铣刀沿 面所截的 曲线进行铣削，每一段加工完后进给,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。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面的最小曲率半 径。 yOz