平面銑削工藝、編程

1、55 平面銑削工藝、編程圖5-5-1工平面加工工件551 平面銑削加工的內(nèi)容、要求平面銑削通常是把工件表面加工到某一高度并達(dá)到一定表面質(zhì)量要求的加工。分析平面銑削加工的內(nèi)容應(yīng)考慮：加工平面區(qū)域大小，加工面相對(duì)基準(zhǔn)面的位置；分析平面銑削加工要求應(yīng)考慮：加工平面的表面粗糙度要求，加工面相對(duì)基準(zhǔn)面的定位尺寸精度，平行度，垂直度等要求。如圖5-5-1所示工件的上表面，區(qū)域大小為80120矩形，距基準(zhǔn)面40高度位置，并相對(duì)基準(zhǔn)面A有0.08的平行度要求，形狀公差0.04平面度要求，Ra3.2表面質(zhì)量要求。平面銑削加工內(nèi)容、要求的正確分析是進(jìn)行平面銑削工藝設(shè)計(jì)的前提。（a）立銑刀周銑平面圖 （b）面銑刀端

2、銑平面圖5-5-2平面銑削方法552 平面銑削方法對(duì)平面的銑削加工，存在用立銑刀周銑和面銑刀端銑兩種方式，如圖5-5-2。用面銑刀端銑有如下特點(diǎn)：1、用端銑的方法銑出的平面，其平面度的好壞主要取決于銑床主軸軸線與進(jìn)給方向的垂直度。面銑刀加工時(shí)，它的軸線垂直于工件的加工表面。2、端銑用的面銑刀其裝夾剛性較好，銑削時(shí)振動(dòng)較小。3、端銑時(shí)，同時(shí)工作的刀齒數(shù)比較周銑時(shí)多，工作較平穩(wěn)。這時(shí)因?yàn)槎算姇r(shí)刀齒在銑削層寬度的范圍內(nèi)工作。4、端銑用面銑刀切削，其刀齒的主、副切削刃同時(shí)工作，由主切削刃切去大部分余量，副切削刃則可起到修光作用，銑刀齒刃負(fù)荷分配也較合理，銑刀使用壽命較長(zhǎng)，且加工表面的表面粗糙度值也比較

3、小。5、端銑的面銑刀，便于鑲裝硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行高速銑削和階梯銑削，生產(chǎn)效率高，銑削表面質(zhì)量也比較好。一般情況下，銑平面時(shí)，端銑的生產(chǎn)效率和銑削質(zhì)量都比周銑高，所以平面銑削應(yīng)盡量端銑方法。一般大面積的平面銑削使用面銑刀，在小面積平面銑削也可使用立銑刀端銑。553 面銑刀及選用圖5-5-3可轉(zhuǎn)位面銑刀面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。由于面銑刀的直徑一般較大，為50500mm，故常制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，即將刀齒和刀體分開，刀體采用40Cr制作，可長(zhǎng)期使用。硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼面銑刀相比，銑削速度較高、加工效率高、加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，在數(shù)控面銑削

4、時(shí)得到廣泛應(yīng)用。1 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式面銑刀硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式面銑刀(可轉(zhuǎn)位式端銑刀) ，如圖5-5-3所示。這種結(jié)構(gòu)成本低，制作方便，刀刃用鈍后，可直接在機(jī)床上轉(zhuǎn)換刀刃和更換刀片。可轉(zhuǎn)位式面銑刀要求刀片定位精度高、夾緊可靠、排屑容易、更換刀片迅速等，同時(shí)各定位、夾緊元件通用性要好，制造要方便，降低成本，操作使用方便。硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼面銑刀相比，銑削速度較高、加工效率高、加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率等方面都具有明顯的優(yōu)越性。2 直徑選用平面銑削時(shí)，面銑刀直徑尺寸的選擇是重點(diǎn)考慮問(wèn)題之一。對(duì)于面積不太大的平面，宜用直徑比平面寬度大的面銑刀實(shí)現(xiàn)單次

5、平面銑削，平面銑刀最理想的寬度應(yīng)為材料寬度的1.31.6倍。1.31.6倍的比例可以保證切屑較好的形成和排出。對(duì)于面積太大的平面，由于受到多種因素的限制，如，考慮到機(jī)床功率、刀具和可轉(zhuǎn)位刀片幾何尺寸、安裝剛度、每次切削的深度和寬度以及其他加工因素，面銑刀刀具直徑不可能比加工平面寬度更大時(shí)，宜選用直徑大小適當(dāng)?shù)拿驺姷斗侄啻巫叩躲娤髌矫?。特別是平面粗加工時(shí)，切深大、余量不均勻，考慮到機(jī)床功率和工藝系統(tǒng)的受力，銑刀直徑D不宜過(guò)大。工件分散的、較小面積平面，可選用直徑較小的立銑刀銑削。面銑時(shí)，應(yīng)盡量避免面銑刀刀具的全部刀齒參與銑削，即應(yīng)該避免對(duì)寬度等于或稍微大于刀具直徑的工件進(jìn)行平面銑削。面銑刀整個(gè)寬

6、度全部參與銑削（全齒銑削）會(huì)迅速磨損鑲刀片的切削刃，并容易使切屑粘結(jié)在刀齒上。此外工件表面質(zhì)量也會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鑲刀片過(guò)早報(bào)廢，從而增加加工的成本。3面銑刀刀齒選用面銑刀齒數(shù)對(duì)銑削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量有直接影響，齒數(shù)越多，同時(shí)參與切削的齒數(shù)也多，生產(chǎn)率高，銑削過(guò)程平穩(wěn)，加工質(zhì)量好，但要考慮到其負(fù)面的影響：刀齒越密，容屑空間小，排屑不暢，因此只有在精加工余量小和切屑少的場(chǎng)合用齒數(shù)相對(duì)多的銑刀。可轉(zhuǎn)位面銑刀的齒數(shù)根據(jù)直徑不同可分為粗齒、細(xì)齒、密齒三種。粗齒銑刀主要用于粗加工；細(xì)齒銑刀用于平穩(wěn)條件下的銑削加工；密齒銑刀的每齒進(jìn)給量較小，主要用于薄壁鑄鐵的加工。圖5-5-4銑削中刀具相對(duì)于工件的位

7、置面銑刀主要以端齒為主加工各種平面。刀齒主偏角一般為450、600、750、900，主偏角為900的面銑刀還能同時(shí)加工出與平面垂直的直角面，這個(gè)面的高度受到刀片長(zhǎng)度的限制。554平面銑削的路線設(shè)計(jì)平面銑削中，刀具相對(duì)于工件的位置選擇是否適當(dāng)將影響到切削加工的狀態(tài)和加工質(zhì)量，現(xiàn)分析圖5-5-4中面銑刀進(jìn)入工件材料時(shí)的位置對(duì)加工的影響。刀心軌跡與工件中心線重合。如圖5-5-4a，刀具中心軌跡與工件中心線重合。單次平面銑削時(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行奶幱诠ぜ虚g位置，容易引起顫振，從而影響到表面加工質(zhì)量，因此，應(yīng)該避免刀具中心處于工件中間位置。刀心軌跡與工件邊緣重合。如圖5-5-4b，當(dāng)?shù)缎能壽E與工件邊緣線重合時(shí)

8、，切削鑲刀片進(jìn)人工件材料時(shí)的沖擊力最大，是最不利刀具壽命和加工質(zhì)量的情況。因此應(yīng)該避免刀具中心線與工件邊緣線重合。刀心軌跡在工件邊緣外如圖5-5-4c，刀心軌跡在工件邊緣外時(shí)，刀具剛剛切入工件時(shí)，刀片相對(duì)工件材料沖擊速度大，引起碰撞力也較大。容易使刀具破損或產(chǎn)生缺口，基于此，擬定刀心軌跡時(shí)，應(yīng)避免刀心在工件之外。刀心軌跡在工件邊緣與中心線間如圖5-5-4d，當(dāng)?shù)缎奶幱诠ぜ?nèi)時(shí)，已切入工件材料鑲刀片承受最大切削力，而剛切入（撞入）工件的刀片將受力較小，引起碰撞力也較小，從而可延長(zhǎng)鑲刀片壽命，且引起的震動(dòng)也小一些。因此盡量讓面銑刀中心在工件區(qū)域內(nèi)。但要注意：當(dāng)工件表面只需一次切削時(shí)，應(yīng)避免刀心軌跡

9、線與工件表面的中心線重合。（a） （b）圖5-5-5刀心在工件內(nèi)的兩種情況的比較由上分析可見(jiàn)：擬定面銑刀路時(shí)，應(yīng)盡量避免刀心軌跡與工件中心線重合、刀心軌跡與工件邊緣重合、刀心軌跡在工件邊緣外的三種情況，設(shè)計(jì)刀心軌跡在工件邊緣與中心線間是理想的選擇。再比較如圖5-5-5兩個(gè)刀路，雖然刀心軌跡在工件邊緣與中心線間，但圖5-5-5b面銑刀整個(gè)寬度全部參與銑削，刀具容易磨損；圖5-5-5a所示的刀具銑削位置是合適的。555平面銑削用量銑削用量選擇的是否合理，將直接影響到銑削加工的質(zhì)量。平面銑削分粗銑、半精銑、精銑三種情況，粗銑時(shí)，銑削用量選擇側(cè)重考慮刀具性能、工藝系統(tǒng)剛性、機(jī)床功率、加工效率等因素。精

10、銑時(shí)側(cè)重考慮表面加工精度的要求。1平面粗銑用量粗銑加工時(shí)，余量多，要求低，銑削用量的選擇時(shí)主要考慮工藝系統(tǒng)剛性、刀具使用壽命、機(jī)床功率、工件余量大小等因素。首先決定較大的向切深和切削寬度。銑削無(wú)硬皮的鋼料，向切深一般選擇35mm，銑削鑄鋼或鑄鐵時(shí)，向切深一般選擇57 mm。切削寬度可根據(jù)工件加工面的寬度盡量一次銑出，當(dāng)切削寬度較小時(shí)，向切深可相應(yīng)增大。選擇較大的每齒進(jìn)給量有利于提高粗銑效率，但應(yīng)考慮到：當(dāng)選擇了較大的向切深和切削寬度后，工藝系統(tǒng)剛性是否足夠？當(dāng)向切深、切削寬度、每齒進(jìn)給量較大時(shí)，受機(jī)床功率和刀具耐用度的限制，一般選擇較低銑削速度。2平面精銑用量當(dāng)表面粗糙度要求在Ra1.63.2

11、m范圍時(shí)，平面一般采用粗、精銑兩次加工。經(jīng)過(guò)粗銑加工，精銑加工的余量為0.52 mm，考慮到表面質(zhì)量要求，選擇較小的每齒進(jìn)給量。此時(shí)加工余量比較少，因此可盡量選較大銑削速度。表面質(zhì)量要求較高（Ra0.40.8m ），表面精銑時(shí)的深度的選擇為0.5mm左右。每齒進(jìn)給量一般選較小值，高速鋼銑刀為0.020.05mm，硬質(zhì)合金銑刀為0.100.15mm。銑削速度在推薦范圍內(nèi)選最大值。如，當(dāng)采用高速鋼銑刀銑削一般中碳鋼或灰口鑄鐵時(shí)，銑削速度在2060m/min之間選大值，當(dāng)采用硬質(zhì)合金銑刀銑削上述材料時(shí)，銑削速度在90200m/min之間選大值。Z向切深、進(jìn)給量推薦范圍如表5-5-1、表5-5-2。表

12、5-5-1銑平面后精加工余量粗銑平面后精加工余量加工面長(zhǎng)度加工面寬度1001003003001000余量公差余量公差余量公差3001.00.31.50.52.0.730010001.50.52.0.72.51.0表5-5-2硬合金刀具粗、精加工進(jìn)給量選用推薦表粗加工每齒進(jìn)給量mm/z鋼鑄鐵及銅合金YT15YT5YG6YG80.090.180.120.240.140.240.200.29精加工每轉(zhuǎn)進(jìn)給mm/rRa3.2Ra1.6Ra0.8Ra0.40.51.00.40.60.20.30.15556 單次面銑的加工實(shí)例加工如圖5-5-1所示工件，設(shè)基準(zhǔn)A面及四個(gè)側(cè)面已經(jīng)在普通銑床加工，現(xiàn)要在數(shù)控銑

13、床上加工上表面，保證最終厚度為40，且滿足如圖標(biāo)注的形位公差和表面質(zhì)量要求。上表面有余量5 。設(shè)工件坐標(biāo)系如圖所示5-5-1。1選擇平面銑刀 工件上表面寬80，面寬不太大，擬用直徑比平面寬度大的面銑刀單次銑削平面，平面銑刀最理想的寬度應(yīng)為材料寬度的1.31.6倍。如，那么選用125 的面銑刀比較合適（125：801.5），當(dāng)?shù)毒咧行钠x工件的中心時(shí)，刀具與工件的兩邊都有一定的重疊，如圖5-5-6。選用標(biāo)準(zhǔn)125數(shù)控硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀，選擇刀齒數(shù)為8。2切削的起點(diǎn)和終點(diǎn)及刀路：選定直徑后，便可考慮起點(diǎn)和終點(diǎn)位置了。出于安全考慮，刀具需要在工件外有足夠的安全間隙處移至Z向加工深度，并確定刀具沿X

14、軸(水平)從右到左方向切削。 如圖5-5-6，選擇工件零點(diǎn)（X0，Y0）在工件對(duì)稱線的右端。本例工件長(zhǎng)度為120，刀具半徑為62.5，選擇安全間隙為12.5，所以起點(diǎn)的X位置為X=62.5+12.5=75。當(dāng)Y=-10時(shí)，刀具中心偏離工件的中心，刀具超出工件邊線32.5，是刀具直徑的25左右。刀具直徑的14到13超出工件兩側(cè)，可以得到適當(dāng)?shù)牡洱X切入角，并基本保證順銑方式（實(shí)際上順銑中通常也混有一部分逆銑，這是平面銑削中的正常現(xiàn)象）。如圖5-5-6，最終確定起點(diǎn)(X75,Y-10)和終點(diǎn)(X-195,Y-10)。3切削參數(shù)的選擇設(shè)面銑刀分二次銑削到指定的高度，粗銑切深4，留有1的精加工余量，工序

15、尺寸41，精加工保證400.02。粗銑時(shí)，因面銑刀有8個(gè)刀齒(Z=8)，為刀齒中等密度銑刀，選fZ=0.12，則f=80.121；參考V=55105m/min，綜合其它因素選V=62.5 m/min，則主軸轉(zhuǎn)速S=31862.5/125150r/min，計(jì)算進(jìn)給速度F=fZZS=1150=150/min。精銑時(shí)，為保證表面質(zhì)量，Ra3.2，選f=0.6，參考V=55105m/min，綜合切深小，進(jìn)給量小，切削力小的因素，選V=100 m/min，則主軸轉(zhuǎn)速S=318100/125300r/min，計(jì)算進(jìn)給速度F=fS=0.6300=180/min。4平面銑削編程選擇工件上表面為程序原點(diǎn)(Z0)

16、，單次平面銑削的程序如下：圖5-5-6單次銑削中平面銑刀刀路位置設(shè)定O0010G21 G90 G54；(平面粗銑)S150 M03；G00 X75 .0Y-10.0G43 Z20.0 H01；G0Z1.0 M08；G1X-190. F150；G00 Z20.0；(平面精銑)S300 M03G00 X75 .0Y-10.0G0Z0.0 M08；G1X-190. F180；G00 Z20.0；M05 M09；G49 G28 Z20.0；M30；557大平面銑削時(shí)的刀具路線圖5-5-7面銑的多次切削刀路單次平面銑削的一般規(guī)則同樣也適用于多次銑削。由于平面銑刀直徑的限制而不能一次切除較大平面區(qū)域內(nèi)的所有材料，因此在同一深度需要多次走刀。銑削大面積工件平面時(shí)，分多次銑削的刀路有好幾種，如圖2-1-7，最為常見(jiàn)的方法為同一深度上的單向多次切削和雙向多次切削。1單向多次切削粗精加工的路線設(shè)計(jì)如圖5-5-7a、b為單向多次切削粗精加工的路線設(shè)計(jì)。單向多次切削時(shí)，切削起點(diǎn)在工件的同一側(cè)，另一側(cè)為終點(diǎn)的