单元07：内轮廓铣削加工零件的工艺分析 主讲教师：鲁淑叶

加工任务描述 内轮廓铣削加工工艺 数控铣床夹具 零件工艺卡片的制定

一、加工任务描述 零件图样

1、零件图工艺分析 2、装夹方案的确定 3、加工顺序的确定 4、刀具、量具的确定 5、切削用量的选择 6、加工工序卡片的制订 任务要求

二、内轮廓铣削加工工艺 内轮廓（型腔）加工是数控铣削中常见的一种加工类型。内轮廓加工需要在边界线确定的一个封闭区域内去除材料，该区域由侧壁和底面围成，其侧壁和底面可以是斜面、凸台、球面以及其他形状，内轮廓内部可以全空或有孤岛。型腔的主要加工要求有：侧壁和底面的尺寸精度，表面粗糙度。

1. 型腔铣削刀具的选择 适合型腔铣削的刀具有： 平底立铣刀 键槽铣刀 牛鼻刀 球头刀

刀具使用需注意的问题 1 精铣型腔时，其刀具半径一定小于型腔零件最小曲率半径，刀具半径一般取内轮廓最小曲率半径的0.8～0.9倍，粗加工时，在不干涉内轮廓的前提下，尽量选取直径较大的刀具 。

2 在刀具切削刃（螺旋槽长度）满足最大深度的前提下，尽量缩短刀具伸出的长度，立铣刀的长度越长，抗弯强度减小，受力弯曲程度大，会影响加工质量，并容易产生振动，加速切削刃的磨损。 刀具使用需注意的问题 3 当刀具在一个连续的轮廓上切削时使用一次刀具半径补偿，刀具在另一个连续的轮廓上切削时应重新使用一次刀具半径补偿，以避免过切或留下多余的凸台。

采用垂直切深进刀时，须选择切削刃过中 心的键槽铣刀进行加工，由于采用这种进 刀方式切削时，刀具中心切削速度为零， 2. 内轮廓加工路线设计 2.1 内轮廓加工的刀具引入方法 方法一 垂直切深进刀方式 采用垂直切深进刀时，须选择切削刃过中 心的键槽铣刀进行加工，由于采用这种进 刀方式切削时，刀具中心切削速度为零， 因此，应选用较低的切削进给速度。 键槽铣刀

先采用键槽铣刀(或钻头)垂直进刀，预钻起始孔后，再换平底立铣刀加工型腔。 2. 内轮廓加工路线设计 2.1 内轮廓加工的刀具引入方法 方法二 在工艺孔中进刀方式 先采用键槽铣刀(或钻头)垂直进刀，预钻起始孔后，再换平底立铣刀加工型腔。

斜线走刀角度 由刀具和工件材料决定，结合 𝑳 𝒎 (刀具水平方向移动的距离）和吃刀量 𝒂 𝒑 ， 一般取5°～10°。 2. 内轮廓加工路线设计 注意 2.1 内轮廓加工的刀具引入方法 斜线走刀角度 由刀具和工件材料决定，结合 𝑳 𝒎 (刀具水平方向移动的距离）和吃刀量 𝒂 𝒑 ， 一般取5°～10°。 方法三 平底立铣刀斜坡式下刀方式 该方式能有效的避免分层切削刀具中心处切削速度过低的缺点，改善了刀具的切削条件，提高了切削效率，广泛应用于大尺寸的内轮廓粗加工.

编程格式:G01 X_Y_Z_F_； O1234； G54G00X-8Y0； …… G00 Z5； G01 Z1 F100； 利用Φ16的平底立铣刀斜线下刀深度5mm,吃刀量 𝒂 𝒑 =𝟑𝐦𝐦. 编程格式:G01 X_Y_Z_F_； O1234； G54G00X-8Y0； …… G00 Z5； G01 Z1 F100； G01X9Y0Z-2F100； G01X-8Y0Z-5； G01X9 M30； tan 𝟏𝟎 ° =0.18

1. 内轮廓加工路线设计 1.1 内轮廓加工的刀具引入方法 方法四 平底立铣刀螺旋下刀方式 通过立铣刀刀片的侧刃和底刃的切削，避开刀具中心无切削刃部分与工件的干涉，使刀具沿螺旋朝深度方向渐进，从而达到进刀的目的。

G02/G03 X_Y_Z_I_J_F_； 螺旋下刀编程 参数含义： X、Y、Z为螺旋线的终点坐标。 (1) 螺旋插补指令 G02/G03 X_Y_Z_I_J_F_； 参数含义： X、Y、Z为螺旋线的终点坐标。 I、J为圆弧圆心在XY平面上X、Y轴上相对于 螺旋线起点的坐标。

螺旋下刀编程 螺旋的半径值要小于刀具的半径， 大于平底立铣刀中心孔的半径,否则 会有残料留下。 注意 (2) 编程举例 利用Φ16的平底立铣刀铣削如图所示的圆柱型腔, 螺旋下刀5mm O1234； G54G00X6Y0； …… G00 Z5； G01 Z0.5 F100； G03X6Y0Z-1.5 I-6J0F100； Z-1.5 I-6； G03X6Y0Z-3.5 I-6J0F100； Z-3.5 I-6； G03X6Y0Z-5 I-6J0F100； Z-5 I-6； M30； 注意 螺旋的半径值要小于刀具的半径， 大于平底立铣刀中心孔的半径,否则 会有残料留下。

1. 内轮廓加工路线设计 1.2 水平方向刀路设计 圆形型腔粗加工刀路设计

水平方向刀路设计 特点： 效率高，精度差 矩形型腔粗加工刀路设计 特点： 精度高，效率低 特点： 效率和精度兼顾 平行切削刀路 环绕切削刀路 平行刀路粗加工和环绕半精加工 特点： 效率和精度兼顾

水平方向刀路设计 铣削内圆加工路径 精加工刀路设计 矩形型腔加工路径

内轮廓加工工艺分析 以下图所示矩形型腔为例进行讨论。 矩形型腔零件图

1、刀具选择 粗加工：φ8的键槽铣刀 精加工：φ6的键槽铣刀

2、切入方法及切入点的选择 切入点

3、加工方法的选择 粗加工时，刀具运动采用平行切削路线，半精加工采用环绕切削。 4、加工余量分析 半精加工余量：0.5 精加工余量 ：0.5

5、刀路计算 1）Z形刀路间距值 型腔粗加工中的间距就是刀具切入材料的宽度。刀路间距通常为刀具直径的70%～90%左右,相邻两刀应有一定的重叠部分。

2）Z形刀路切削长度 3）半精加工切削的长度和宽度

4）精加工刀具路径

三、数控铣床夹具 1、通用夹具 （1）机用平口钳（又称虎钳） 机械式平口钳 液压式平口钳 平口钳属于通用可调夹具，同时也可以作为组合夹具的一部分，适用于尺寸较小的方形工件的装夹。由于其具有通用性强、夹紧快速、操作简单、定位精度较高等特点，因此被广泛应用。

（2）螺钉压板 对于较大或四周不规则的工件，无法采用平口钳或其他夹具装夹时，可用压板通过T形螺栓、螺母、垫铁将工件压紧在工作台面上

（3）铣床用卡盘 当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪卡盘装夹，对于非回转零件可采用四爪卡盘装夹，在使用时，用T形槽螺栓将卡盘固定在机床工作台上即可。

（4）分度头 数控分度头的应用 数控分度头 许多机械零件，如花键、离合器、齿轮等零件在加工中心上加工时，常采用分度头分度的方法来等分每一个齿槽，从而加工出合格的零件。分度头是数控铣床或普通铣床的主要部件

（5）分度工作台 分度工作台只能完成分度运动，不能实现圆周进给，它是按照数控系统的指令，在需要分度时将工作台连同工件回转一定的角度，分度时也可以采用手动分度，分度工作台一般只能回转规定的角度（如90°、60°和45°等）。

（6）数控回转工作台 数控回转工作台的主要作用是根据数控装置发出的指令脉冲信号，完成圆周进给运动，进行各种圆弧加工或曲面加工，也可以进行分度工作。数控回转工作台可以使数控铣床增加一个或两个回转坐标，通过数控系统实现四坐标或五坐标联动，可有效地扩大工艺范围，加工更为复杂的工件。

（7）电永磁夹具 常规机床夹具的定位元件和夹紧元件占用空间较大，而电永磁夹具没有这些占用空间的元件，因此与常规机床夹具相比，电永磁夹具的装夹范围更大，这有利于充分利用数控机床的工作台和工作行程，有利于提高数控机床的综合加工效能。

连杆加工专用夹具该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固。 2.专用夹具 连杆加工专用夹具该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固。 专用夹具是专为某个零件的某道工序设计的。其特点是结构紧凑、操作迅速方便。但这类夹具的设计和制造的工作量大、周期长、投资大，只有在大批量生产中才能充分发挥它的经济效益。

3.组合夹具 组合夹具所示是由一套预先制造好的标准元件组装而成的专用夹具。它具有专用夹具的优点，用完后可拆卸存放，从而缩短了生产准备周期，减少了加工成本。因此，组合夹具既适用于单件及中、小批量生产，又适用于大批量生产。 孔系组合夹具组装示意图 孔系组合夹具的应用

四、零件工艺卡片的制定

谢 谢!