数控编程与加工项目教程教学课件作者周晓宏PPT 项目12 曲面零件铣削加工.ppt

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1、项目12曲面零件铣削加工学习目标：掌握曲面零件的编程与加工方法。图12-1所示为两套模具，在模具中经常会出现曲面。在很多需铣削的机械零件中也会出现曲面。曲面加工是数控铣床的强项。如何制定曲面零件的加工工艺？加工曲面零件要如何选择刀具？在本项目中我们将讨论这些问题。图12-1模具本任务要求加工零件如图12-2所示柱面零件，只要求加工图样中的直圆柱面，材料为硬铝。图12-2柱面零件一.任务分析该零件主要由柱面组成，加工曲面的关键在于如何保证零件的表面质量。直圆柱面铣削的走刀路线常用的有两种方式，一种是沿圆柱面轴线的纵向

2、走刀，另一种是垂直于轴线的横向走刀。切削过程中纵向走刀方式比横向走刀方式更稳定，在实际加工中经常使用，走刀路线可以单向也可以往复。单向走刀的优点是可始终保持顺铣或逆铣不变，保持良好的铣削工艺，缺点是铣削效率较低；往复走刀与单向走刀的优缺点正相反，顺、逆铣削交替进行，铣削工艺较差，但切削效率较高。圆柱面走刀路线如图12-3所示。图12-3圆柱面走刀路线二、基础知识1.曲面加工的行距和节距（1）行距行距是指两次走刀路线之间的距离，如图12-4所示。行距的大小决定铣削残留高度，残留高度直接影响表面质量，残留高度又被称为曲

3、面铣削误差。决定残留高度的因素有4个；行距、铣刀圆弧半径、曲面的曲率及切削点曲面切线的角度。铣刀圆弧半径越大、行距越小、切线点曲面切线角度越小、曲面曲率越小，其残留高度就越小，反之残留高度就越大。采用等行距铣削曲面时，残留高度不等，误差较大，但手工编程时等行距比较容易计算。图12-4等行距a)外凸圆柱面b)内凹圆柱面（2）节距节距是指行距在圆柱横截面上的弦长，如图12-5所示。弦长的两个端点与曲面圆心连线的夹角就是弦长对应的圆心角，等节距铣削曲面时，残留高度相同，铣削精度高，但行距随曲面位置的不同而发生变化，给手工

4、编程的计算带来麻烦。图12-5等节距a)外凸圆柱面b)内凹圆柱面2.曲面铣削的残余高度使用平头铣刀加工三维实体的优点是价格便宜，容易重复刃磨；缺点是易发生干涉，加工曲面的平整度差，一般只适于粗加工。另外，加工凹形曲面不宜使用平头铣刀，否则会出现平底现象。球头刀恰与平头铣刀相反。但无论使用哪种铣刀，曲面加工时都会留下一定的残余高度。图12-6所示为球头刀加工曲面的几种情况：平切、外切和内切。图12-6球头铣刀加工曲面时的残余高度a)平切b)外切c)内切从图12-6中可以看出，行距、层降和刀具直径直接影响残余高度，行距

5、和层降越小、刀具半径越大，残余高度越小，表面加工质量越好，但行距和层降也不宜过小或过大，行距过小会延长加工时间、影响效率，行距过大则难以达到质量要求，必要时可通过残余高度计算来确定合适的行距和层降，而实际加工时一味增大刀具直径会使成本提高，用户需根据实际情况确定。另外，受铣刀切削刃(刀具手册中的背吃刀量ap)长度限制，对高度较大的实体不能一次切至轮廓表面，有时需分层加工，如图12-7所示。分层加工也将产生残余高度。图12-7分层切削三、任务实施1.工艺设计（1）刀具选择：选用Φ12球头刀（2）工序安排①手工去除周边

6、多余材料，留约5mm加工余量②精加工柱面（3）走刀路线工件坐标系如图12-8所示。图12-8柱面加工的走刀路线按铣刀球心编程，不需要刀具半径补偿，球心可沿母线进刀、沿圆弧行切，也可沿圆弧进刀、沿母线行切。直圆柱面编程的技巧是将一个往复走刀循环编成子程序，一个往复循环中的几何元素包括两条圆弧和两条直线。如图12-8所示，行距取0.5mm，用增量编程方式，以便重复循环。2.编制程序O7100；G54G00G17G80G40G49G90；设置机床初始状态Z100.;S1000M03M08；X67.3Y0.；按Φ12的球头

7、刀计算刀轨Z50．；G01Z0．F40；M98P1007101；调用子程序，循环100次G90G00Z300．；M30；O7101；圆弧往复循环子程序G90G02X-67.3R81.F80；G91Y0.5；G90G03X67.3R81．；G91Y0.5；M99；3.装夹刀具4.装夹工件5.输入程序6.对刀7.启动自动运行，加工零件8.测量零件任务二曲面槽加工本任务要求加工如图12-9a所示曲面槽，零件平面已经加工。图12-9加工曲面槽a)零件b)走刀路线一、工艺设计工件坐标系原点：由图样中可以分析出加工表面的设计基

8、准在工件中心，所以工件原点定在坯料上表面中心点，如图12-9a中的O点。工件装夹：采用平口虎钳装夹工件。刀具选择：采用Φ16的球头铣刀。刀补号为T1。采用刀具半径右补偿方式。注意;判断刀补方向要从第3轴的正方向来观察。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12-9b所示，在XZ面内插补切削，采用半径补偿功能，Z向分层切削，一