单元04：外轮廓铣削加工零件工艺分析 主讲教师：钟如全.

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1 单元04：外轮廓铣削加工零件工艺分析 主讲教师：钟如全

2 认识外轮廓加工常用刀具 任务目标 掌握铣削用量的选用 掌握立铣刀的周铣削工艺 掌握圆弧插补指令 掌握刀具补偿

3 一、加工任务描述 零件图样

4 一、加工任务描述 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 7、程序的编辑 8、零件加工 任务要求

5 二、立铣刀的介绍

6 1 铣刀常用刀具材料 常用的数控刀具材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。其中，高速钢、硬质合金和涂层硬质合金在数控铣削刀具中应用最广。

7 2 常用轮廓铣削刀具 1)面铣刀 面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，圆周表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。

8 2 常用轮廓铣削刀具 1)面铣刀 刀片和刀齿与刀体的安装方式有整体焊接式、机夹焊接式和可转位式三种。
根据面铣刀刀具型号的不同，面铣刀直径可取d=40～400mm，螺旋角β=10°，刀齿数取z=4～20。

9 2 常用轮廓铣削刀具 2)平底立铣刀 立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能进行轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。

10 2 常用轮廓铣削刀具 3)键槽铣刀 键槽铣刀一般只有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延伸至中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。

11 2 常用轮廓铣削刀具 4)模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种

12 2 常用轮廓铣削刀具 5)其他铣刀 轮廓加工时除使用以上几种铣刀外，还使用鼓形铣刀和成形铣刀等。 鼓形铣刀 倒角刀 玉米铣刀 波纹铣刀

13 三、铣削用量的选用

14 1 背吃刀量ap或侧吃刀量ae 侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，ae为切削层深度。
1)定义 背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。端铣时，ap为切削层深度；而圆周铣削时，为被加工表面的宽度。 侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，ae为切削层深度。

15 1 背吃刀量ap或侧吃刀量ae 背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定。 （1）Ra=12.5～25μm时，
2)选择 背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定。 （1）Ra=12.5～25μm时， 如果圆周铣削加工余量小于5mm，端面铣削加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。 （2）Ra=3.2～12.5μm时， 应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.5～1.0mm余量，在半精铣时切除。 （3）Ra=0.8～3.2μm时， 应分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5～2mm；精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5mm，面铣刀背吃刀量取0.5～1mm。

16 进给量f与进给速度Vf 的选择 1)定义 铣削加工的进给量f（mm/r）是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量；进给速度Vf（mm/min）是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。 2)关系 进给速度与进给量的关系为Vf =n f（n为铣刀转速，单位r/min）。进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取或通过选取每齿进给量fz，再根据公式f=Z fz（Z为铣刀齿数）计算。

17 2 每齿进给量fz的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。
进给量f与进给速度Vf 的选择 3)选择 每齿进给量fz的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。 工件材料强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。

18 3 切削速度Vc 1)说明 铣削的切削速度Vc与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当fz、ap、ae和Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。 2)计算转速及进给速度

19 条件：加工50×50×10的凸台，毛坯材料45#，选用∅10的硬质合金键槽铣刀，背吃刀量为1
条件：加工50×50×10的凸台，毛坯材料45#，选用∅10的硬质合金键槽铣刀，背吃刀量为1.5mm。请计算转速S的范围及进给速度F各是多少？(注意进给速度F的单位为mm/min) 刀具名称 刀具材料 切削速度 (m/min) 进给量(mm/r) 背吃刀量 （mm） 中心钻 高速钢 20~40 0.05~0.10 0.5D 立铣刀 或键槽铣刀 硬质合金 80~250 0.10~0.40 1.5~3.0 ≤0.8D 面铣刀 0.5~1.0

20 (r/min) （mm/min） (r/min) （mm/min）

21 四、立铣刀的周铣削工艺

22 起止高度与安全高度 1 1)起止高度 起止高度是指进退刀的初始高度（起始和返回平面）

23 起止高度与安全高度 1 2)安全高度 安全高度也称为提刀高度（安全平面），是为了避免刀具碰撞工件而设定的高度（Z值）

24 起止高度与安全高度 1 3)进刀和退刀高度 刀具在此高度位置实现快速下刀与切削进给的过渡（进刀和退刀平面），刀具以G00快速下刀到指定位置，然后以接近速度下刀到加工位置

25 水平方向进/退刀方式 2 为了改善铣刀开始接触工件和离开工件表面时的状况，数控编程时一般要设置刀具接近工件和离开工件表面时的特殊运行轨迹，以避免刀具直接与工件表面相撞和保护已加工表面。水平方向进/退刀方式分为“直线”与“圆弧”两种方式，分别需要设定进/退刀线长度和进/退刀圆弧半径

26 水平方向进/退刀方式 2 精加工轮廓时，比较常用的方式是，以被加工表面相切的圆弧方式接触和退出工件表面.外轮廓常见的水平方向进/退刀方式如下图所示

27 3 顺铣和逆铣 1)顺铣 切削处刀具的旋向与工件的送进方向一致 顺铣时，作用在工件上的垂直铣削力始终是向下的，能起到压住工件的作用，对铣削加工有利，而且垂直铣削力的变化较小，故产生的振动也小，机床受冲击小，有利于减小工件加工表面的粗糙度值，从而得到较好的表面质量，同时顺铣也有利于排屑，数控铣削加工一般尽量用顺铣法加工

28 3 顺铣和逆铣 2)逆铣 切削处刀具的旋向与工件的送进方向相反 机床受冲击较大，加工后的表面不如顺铣光洁，消耗在工件进给运动上的动力较大。由于铣刀刀刃在加工表面上要滑动一小段距离，刀刃容易磨损。但对于表面有硬皮的毛坯工件，顺铣时铣刀刀齿一开始就切削到硬皮，切削刃容易损坏，而逆铣时则无此问题

29 谢 谢!