平面铣削(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,第,4,章 平面铣削,4.1,平行面铣削,4.2,台阶面铣削,1,.,4.1,平行面铣削,1.,平面铣削概述,当把一根直线以任意方向和位置放在一个表面上，直线都能与表面密合，这一表面就是理想的平面。平面铣削是铣削加工中最基本的加工内容，在实际生产中应用相当广泛，汽车覆盖件模具、发动机箱体等零件的凸台面、接合面（如,图,4-1,所示），均要进行平面铣削。,按照平面与机床工作台的相对位置关系，平面铣削可分为平行面、垂直面、斜面及台阶面的加工，如,图,4-2,所示。针对平面铣削的技术要求主要是平面度和表面粗糙度的要求，对某些零件上的平面，可能还有其他物理性能等方面的要求。,下一页,返回,2,.,4.1,平行面铣削,2.,学习目标,从编程角度看，编写平面铣削的数控加工程序并不困难，简单平面有时还可使用手动或,MDI,方式即可完成加工。平面铣削的关键是合理选用刀具、铣削方式、切削参数、零件的装夹找正等。通过完成本次学习情境中的工作任务，促使学习者达到以下几个学习目标。,1.,知识目标,（,1,）掌握平面铣削相关的工艺知识及方法。,（,2,）能根据零件特点正确选择刀具，合理选用切削参数及装夹方式。,（,3,）掌握零件平面铣削常用的编程指令与方法。,（,4,）掌握平面铣削的精度控制方法。,上一页,下一页,返回,3,.,4.1,平行面铣削,2.,技能目标,能够应用数控铣床,/,加工中心进行平行面及阶梯面的铣削加工，所加工的平面应满足尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等方面的要求，同时具有铣削垂直面和斜面的迁移能力。,4.1.1,平行面铣削工艺知识准备,1.,平行面铣削刀路设计,（,1,）刀具直径大于平行面宽度,当刀具直径大于平行面宽度时，铣削平行面可分为对称铣削、不对称逆铣与不对称顺铣三种方式。,上一页,下一页,返回,4,.,4.1,平行面铣削,对称铣削。,铣削平行面时，铣刀轴线位于工件宽度的对称线上。如,图,4-3,（,a,）,所示，刀齿切入与切出时的切削厚度相同且不为零，这种铣削称为对称铣削。,对称铣削时，刀齿在工件的前半部分为逆铣，在进给方向的铣削分力,F,2f,与工件进给方向相反；刀齿在工件的后半部分为顺铣，,F,1f,与工件进给方向相同。对称铣削时，在铣削层宽度较窄和铣刀齿数少的情况下，由于,F,f,在进给方向上的交替变化，使工件和工作台容易产生窜动。另外，在横向的水平分力,F,c,较大，对窄长的工件易造成变形和弯曲。因此，只有在工件宽度接近铣刀直径时才采用对称铣削。,上一页,下一页,返回,5,.,4.1,平行面铣削,不对称逆铣。,铣削平行面时，当铣刀以较小的切削厚度（不为零）切入工件，以较大的切削厚度切出工件时，这种铣削称为不对称逆铣，如,图,4-3,（,b,）,所示。,不对称逆铣时，刀齿切入没有滑动，因此，也没有铣刀进行逆铣时所产生的各种不良现象。而且采用不对称逆铣，可以调节切入与切出的切削厚度。切入厚度小，可以减小冲击，有利于提高铣刀的耐用度，适合铣削碳钢和一般合金钢。这是最常用的铣削方式。,上一页,下一页,返回,6,.,4.1,平行面铣削,不对称顺铣。,铣削平行面时，当铣刀以较大切削厚度切入工件，以较小的切削厚度切出工件时，这种铣削称为不对称顺铣，如,图,4-3,（,c,）,所示。,不对称顺铣时，刀齿切入工件时虽有一定冲击，但可避免刀刃切入冷硬层。在铣削冷硬性材料或不锈钢、耐热钢等材料时，可使切削速度提高,40%,60%,，并可减少硬质合金刀具的热裂磨损。,上一页,下一页,返回,7,.,4.1,平行面铣削,（,2,）刀具直径小于平行面宽度,当工件平面较大、无法用一次进给切削完成时，就需采用多次进刀切削，而两次进给之间就会产生重叠接刀痕。一般大面积平行面铣削有以下三种进给方式。,环形进给，如,图,4-4,（,a,）,所示。,这种加工方式的刀具总行程最短，生产效率最高。如果采用直角拐弯，则在工件四角处由于要切换进给方向，造成刀具停在一个位置无进给切削，使工件四角被多切了一薄层，从而影响了加工面的平面度，因此在拐角处应尽量采用圆弧过渡。,周边进给，如,图,4-4,（,b,）,所示。,这种加工方式的刀具行程比环形进给要长，由于工件的四角被横向和纵向进刀切削两次，其精度明显低于其他平面。,上一页,下一页,返回,8,.,4.1,平行面铣削,平行进给，如,图,4-4,（,c,）、（,d,）,所示。,平行进给就是在一个方向单程或往复直线走刀切削，所有接刀痕都是方向平行的直线，单向走刀加工平面度精度高，但切削效率低（有空行程），往复走刀平面度精度低（因顺、逆铣交替），但切削效率高。对于要求精度较高的大型平面，一般都采用单向平行进刀方式。,2.,平面铣削常用刀具类型,（,1,）可转位硬质合金面铣刀,这类刀具由一个刀体及若干硬质合金刀片组成，其结构如,图,4-5,所示，刀片通过夹紧元件夹固在刀体上。按主偏角,k,r,值的大小分类，可转位硬质合金面铣刀可分为,45,、,90,等类型。,上一页,下一页,返回,9,.,4.1,平行面铣削,可转位硬质合金面铣刀具有铣削速度高，加工效率高，所加工的表面质量好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，因而得到了广泛的应用。适用于平面铣、台阶面铣及坡走铣等场合，如,图,4-6,所示。,（,2,）可转位硬质合金,R,面铣刀,这类刀具的结构与可转位硬质合金面铣刀相似，只是刀片为圆形，如,图,4-7,所示。可转位,R,面铣刀的圆形刀片结构赋予其更大的使用范围，它不仅能执行平面铣、坡走铣，还能进行型腔铣、曲面铣、螺旋插补等，如,图,4-8,所示。,上一页,下一页,返回,10,.,4.1,平行面铣削,（,3,）立铣刀,在特殊情况下，也可用立铣刀进行平行面铣削。常用立铣刀的结构形式及材料如,图,4-9,所示。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削，立铣刀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。主切削刃一般为螺旋齿，可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以，立铣刀通常不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。,为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较小，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀齿数,z,=3,4,，细齿立铣刀齿数,z,=5,8,。标准立铣刀的螺旋角,b,为,40,50,（粗齿）和,30,35,（细齿）。,上一页,下一页,返回,11,.,4.1,平行面铣削,3.,刀具直径的确定,平面铣削时刀具直径可根据以下方法来确定。,（,1,）最佳铣刀直径应根据工件宽度来选择，,D,的范围为（,1.3,1.5,）,WOC,（切削宽度），如,图,4-10,（,a,）,所示。,（,2,）如果机床功率有限或工件太宽，应根据两次进给或依据机床功率来选择铣刀直径，当铣刀直径不够大时，选择适当的铣削加工位置也可获得良好的效果，此时，,WOC,=0.75,D,，如,图,4-10,（,b,）,所示。,一般情况下，在机床功率满足加工要求的前提下，可根据工件尺寸，主要是工件宽度来选择铣刀直径，同时也要考虑刀具加工位置和刀齿与工件接触类型等。进行大平面铣削时铣刀直径应比切削宽度大,20%,50%,。,上一页,下一页,返回,12,.,4.1,平行面铣削,4.,切削用量的选择,平面铣削切削用量主要包含铣削深度,a,p,（背吃刀量）、铣削速度,V,c,及进给速度,F,，如,图,4-11,所示。（,1,）背吃刀量,a,p,的选择,在加工平面余量不大的情况下，应尽量一次进给铣去全部的加工余量。只有当工件的加工精度较高时，才分粗、精加工平面；而当加工平面的余量较大、无法一次去除时，则要进行分层铣削，此时背吃刀量,a,p,值可参考,表,4-1,来选择。原则上尽可能选大些，但不能太大，否则会由于切削力过大而造成“闷车”或崩刃现象。,上一页,下一页,返回,13,.,4.1,平行面铣削,（,2,）铣削速度,V,c,的确定,当,a,p,选定后，应在保证合理刀具寿命的前提下，确定其铣削速度,V,c,。在这个基础上，尽量选取较大的铣削速度。粗铣时，确定铣削速度必须考虑到机床的许用功率。如果超过机床的许用功率，则应适当降低铣削速度。精铣时，一方面应考虑合理的铣削速度，以抑制积屑瘤的产生，保证表面质量。另一方面，由于刀尖磨损往往会影响加工精度，因此，应选用耐磨性较好的刀具材料，并尽可能使其在最佳铣削速度范围内工作。铣削速度太高或太低，都会降低生产效率。,铣削速度可在,表,4-2,推荐的范围内选取，并根据实际情况进行试切后的调整。,上一页,下一页,返回,14,.,4.1,平行面铣削,在完成,V,c,值的选择后，应根据公式（,4-1,）计算出主轴转速,n,值。,n,=1 000,V,c,/p,D,（,4-1,）,式中，,n,主轴转速（,r/min,）；,D,铣刀直径（,mm,）。,（,3,）确定进给速度,F,铣刀的进给速度大小直接影响工件的表面质量及加工效率，因此进给速度选择的合理与否非常关键。在确定好背吃刀量,a,p,及铣削速度,V,c,后，接下来就是确定刀具的进给速度,F,，通常根据公式（,4-2,）计算得,F,=,f,z,n,（,4-2,）,式中，,f,铣刀每齿进给量（,mm/z,）；,z,铣刀齿数；,n,主轴转速（,r/min,）。,上一页,下一页,返回,15,.,4.1,平行面铣削,一般来说，粗加工时，限制进给速度的主要因素是切削力，确定进给量的主要依据是铣床进给机床的强度、刀杆刚度、刀齿强度以及机床、夹具、工件等工艺系统的刚度。在强度、刚度许可的条件下，进给量应尽量取得大些。半精加工和精加工时，限制进给速度的主要因素是表面粗糙度，为了减小工艺系统的振动，提高已加工表面的质量，一般应选取较小的进给量。刀具铣削时的每齿进给量,f,值可参考,表,4-3,来选取。,上一页,下一页,返回,16,.,4.1,平行面铣削,4.1.2,程序指令准备,1.,辅助功能指令（,M,指令）,辅助功能指令又称,M,指令，其主要作用是控制机床各种辅助动作及开关状态，如主轴的转动与停止、冷却液的开与关闭等，通常是靠继电器的通断来实现控制过程的，用地址字符,M,及两位数字表示。程序的每一个程序段中,M,代码只能出现一次。,常用辅助功能,M,指令及其说明见,表,4-4,。,上一页,下一页,返回,17,.,4.1,平行面铣削,2.,主轴转速功能指令（,S,指令）,主轴转速功能指令也称,S,功能指令，其作用是指定机床主轴的转速。,输入格式：,S,主轴速度,3.,进给速度功能指令（,F,指令）,也称,F,功能指令，其作用是指定刀具的进给速度。,输入格式：,F,刀具进给速度,进给单位可以是,mm/min,，也可以是,mm/r,。编程时，程序中若输入了,G94,指令或省略，此时进给单位为,mm/min,，如输入,F120,，表示刀具进给速度为,120 mm/min,；若输入了,G95,指令，则进给单位为,mm/r,，如输入,F0.2,，表示刀具进给速度为,0.2 mm/r,。,上一页,下一页,返回,18,.,4.1,平行面铣削,4.,准备功能指令（,G,指令）,准备功能指令也称,G,指令，是建立机床工作方式的一种指令。用字母,G,加数字构成。进行零件平面加工所需的,G,指令见,表,4-5,。,（,1,）,G00,快速定位指令,该指令控制刀具以点定位从当前位置快速移动到坐标系中的另一指定位置，其移动速度不是用程序指令,F,设定，而是由厂家预先设定。,指令格式：,G00 X_ Y_ Z_,其中，,X_ Y_ Z_,为刀具运动的目标点坐标，当使用增量编程时，,X_ Y_ Z_,为目标点相对于刀具当前位置的增量坐标，同时不运动的坐标可以不写。,如,图,4-12,所示，刀具从当前点,O,点快速定位至目标点,A,（,X45 Y30 Z20,），,上一页,下一页,返回,19,.,4.1,平行面铣削,若按绝对坐标编程，其程序段如下：,G00 X45 Y30 Z20,执行此程序段后，刀具的运动轨迹由标识所示的三段折线组成。由此可看出，刀具在以三轴联动方式定位时，首先沿正方体（三轴中最小移动量为边长）的对角线移动，然后再以正方形（剩余两轴中最小移动量为边长）的对角线运动，最后再走剩余轴长度。,因此，在执行,G00,时，为避免刀具与工件或夹具相撞，通常采用以下两种方式编程。,上一页,下一页,返回,20,.,4.1,平行面铣削,刀具从上向下移动时。,编程格式：,G00 X_ Y_,Z_,刀具从下向上移动时。,编程格式：,G00 Z_,X_ Y_,注意：不能使用,G00,指令切削工件。,（,2,）,G01,直线插补指令,该指令控制刀具从当前位置沿直线移动到目标点，其移动速度由程序指令,F,控制。它适合加工零件中的直线轮廓。,上一页,下一页,返回,21,.,4.1,平行面铣削,指令格式：,G01 X_ Y_ Z_ F_,其中，,X_ Y_ Z_,为刀具运动的目标点坐标。当使用增量编程时，,X_ Y_ Z_,为目标点相对于刀具当前位置的增量坐标，同时不运动的坐标可以不写。,F_,为指定刀具切削时的进给速度。刀具的实际进给速度通常与操作面板进给倍率开关所处的位置有关，当进给倍率开关处于,100%,位置时，进给速度与程序中的速度相等。,如,图,4-12,所示，刀具从当前点,O,点以,F,为,120 mm/min,的进给速度切削至目标点,A,（,X45 Y30 Z20,），若按绝对坐标编程，其程序段如下：,G01 X45 Y30 Z20 F120,上一页,下一页,返回,22,.,4.1,平行面铣削,（,3,）,G17/G18/G19,坐标平面选择指令,应用数控铣床,/,加工中心进行工件加工前，只有先指定一个坐标平面，即确定一个二坐标的坐标平面，才能使机床在加工过程中正常执行刀具半径补偿及刀具长度补偿功能，如,图,4-13,所示。坐标平面选择指令的主要功能就是指定加工时所需的坐标平面。,指令格式：,G17/(G18/G19),其中，,G17,表示指定,XY,坐标平面，,G18,表示指定,XZ,坐标平面，,G19,表示指定,YZ,坐标平面。,一般情况下，机床开机后，,G17,为系统默认状态，在编程时,G17,可省略。,G17,、,G18,、,G19,三个坐标平面的含义见,表,4-6,。,上一页,下一页,返回,23,.,4.1,平行面铣削,（,4,）,G20/G21FANUC0i-MC,系统单位输入设定指令,单位输入设定指令是用来设置加工程序中坐标值的单位是使用英制还是公制的。,FANUC0i-MC,系统采用,G20/G21,来进行英制和公制的切换。,英制单位输入：,G20,；,公制单位输入：,G21,。,（,5,）,G70/G71SINUMERIK,系统单位输入设定指令,英制单位输入：,G70,；,公制单位输入：,G71,。,上一页,下一页,返回,24,.,4.1,平行面铣削,机床出厂前，机床生产厂商通常将公制单位输入设定为系统默认状态。,（,6,）,G54,G59,工件坐标系选择指令,G54,G59,指令的功能就是在加工程序中用零点偏置方法设定的工件坐标系原点。,指令格式：,G54/(G55/G56/G57/G58/G59),为工件设定工件坐标系，能有效地简化零件加工程序，并减小编程错误（例如，加工,图,4-14,所示的两型腔），其编程思路如下。,上一页,下一页,返回,25,.,4.1,平行面铣削,N10 G54 G00 Z100,N20 M03S500,N30 G00 X0 Y0,N90 G00 Z100,N100 G55,N110 G00 X0 Y0,N200 M30,上一页,下一页,返回,26,.,4.1,平行面铣削,（,7,）,G90/G91,绝对值编程与增量值编程指令,指令格式：,G90/(G91),其中，,G90,指令按绝对值编程方式设定坐标，即移动指令终点的坐标值,X,、,Y,、,Z,都是以当前坐标系原点为参照来计算。,G91,指令按增量值编程方式设定坐标，即移动指令中目标点的坐标值,X,、,Y,、,Z,都是以前一点为参照来计算的，前一点到目标点的方向与坐标轴同向取正，反向则取负。,例如，,图,4-15,所示的模板工件图，分别用绝对坐标和增量坐标描述,A,B,C,D,A,时，各点坐标值见,表,4-7,。,上一页,下一页,返回,27,.,4.1,平行面铣削,（,8,）,G94/G95,进给速度单位控制指令,该指令主要用于指定刀具移动时的速度单位。,编程格式：,G94/G95,G94,指令指定刀具进给速度的单位为毫米,/,分钟（,mm/min,）；,G95,指令指定刀具进给速度单位为毫米,/,转（,mm/r,）。,上一页,下一页,返回,28,.,4.1,平行面铣削,4.1.3,案例工作任务（一）,铣削汽车覆盖件模具检具底板平面,1.,任务描述,应用数控铣床完成,图,4-16,所示某模具检具底板平面的铣削，工件材料为,Q235,。生产规模：单件。,2.,应用“六步法”完成此工作任务,完成该项加工任务的工作过程如下。,（,1,）资讯,分析零件图，明确加工内容,图,4-16,所示零件的加工部位为模具的上表面，经现场检测，毛坯的厚度余量平均为,5 mm,左右，由于工件毛坯比较大，且加工精度特别是形位公差要求高，后续的孔加工也要在此次装夹中完成，故采用数控铣床加工该零件，其中,100,和,Ra,6.3,为重点保证的尺寸和表面质量。,上一页,下一页,返回,29,.,4.1,平行面铣削,（,2,）决策,确定加工方案,机床选择：本次加工因零件轮廓尺寸较大（,800700105,），根据车间设备状况，决定选择数控龙门铣床完成本次任务。根据工件形状及尺寸特点，采用压板将工件直接定位于机床工作台，并用垫铁等附件配合装夹工件。,刀具选择及其刀路设计：根据待加工平面的尺寸特点及车间刀具配备情况，决定用,F,160 mm,可转位硬质合金面铣刀铣削工件，同时为了降低因“接刀痕”而产生的平面度误差及表面粗糙度，必须选用耐磨性好的刀片材料来加工。,因加工平面大，不可能进行一次铣削来完成平面加工，因此本次平面铣时的刀具轨迹选择平行往复铣削方式。,上一页,下一页,返回,30,.,4.1,平行面铣削,切削用量选择过程如下。,背吃刀量,a,p,的选择：前面已经检测出毛坯的厚度余量平均为,5 mm,左右，余量不大，使用硬质合金面铣刀可一次进给铣去全部的加工余量，但是所加工的工件精度较高，所以分粗、精加工平面。工件材料为,Q235,，刀具材料为硬质合金。,参考,表,4-1,可得，粗加工时,a,p,7,，而我们的毛坯余量为,5 mm,，还需留,1 mm,余量做精加工，所以,a,p,=4,；精加工时，取,a,p,=1,来保证加工精度。,铣削速度,V,c,的确定。参考,表,4-2,得，,V,c,=120,150,，刀具大小为,F,160 mm,，根据公式（,4-1,）计算出主轴转速,n,值。,n,=1 000,V,c,/p,D,=240,300,（,r/min,）,其中，粗加工时取较小的值，精加工时取较大的值。,上一页,下一页,返回,31,.,4.1,平行面铣削,进给速度,F,的确定：铣刀的进给速度大小直接影响工件的表面质量及加工效率，因此进给速度选择的合理与否非常关键。一般来说，粗加工时，每齿进给量应尽量取得大些；半精加工和精加工时，为了提高已加工表面的质量，一般应选取较小的每齿进给量。,其中，,n,为,240,300,，,z,=8,，查,表,4-3,得，,f,为,0.08,0.20,，根据公式（,4-2,）计算而得。,粗加工时：,F,粗,=,f,z,n,=24080.2=384,（,mm/min,），,F,粗,=400,；,精加工时：,F,精,=,f,z,n,=30080.08=192,（,mm/min,），,F,精,=200,。,工件坐标系原点的选取。,为了方便后续的编程和对刀，本次加工时决定将选取工件上表面中心处作为工件坐标原点。,上一页,下一页,返回,32,.,4.1,平行面铣削,（,3,）计划,制定加工过程文件,加工工序卡。本次加工任务的工序卡内容见,表,4-8,。,NC,程序单。本次加工任务的,NC,程序见,表,4-9,。,（,4,）实施,加工零件,开机前的准备。,检查机床各油箱油量是否充足，压缩空气压力是否达到工作要求。,检查机床操作面板各按键是否处于正常位置。,检查机床工作台是否处于中间位置，安全防护门是否关闭。,加工前的准备。,依照顺序打开车间的电源、机床主电源、操作箱上的电源开关，开机并回零。,上一页,下一页,返回,33,.,4.1,平行面铣削,将机床先空运行预热,30 min,左右，特别是主轴与三轴均以最高速率的,50%,运转,10,20 min,（当机床第一次操作或长时间停止后，每个滑轨面均须先加润滑油，再让机床开机但不运转过,30 min,，以便润滑油泵将油打至滑轨面后再运转）。,用压缩空气吹净刀具、刀柄及其附件，正确安装并夹紧刀具。,工量具准备：铣刀、游标卡尺、深度千分尺及相关检测工具的领取或借用。,安装工件及刀具。,清理工作台、夹具、工件，并正确装夹工件，确保工件定位夹紧稳固可靠。,通过手动方式将刀具装入主轴中。,上一页,下一页,返回,34,.,4.1,平行面铣削,对刀，建立工件坐标系。,启动主轴，手动对刀，建立工件坐标系。,输入并检验程序。,将平面铣削的,NC,输入数控系统中，检查程序确保程序正确无误。,将当前工件坐标系抬高至一安全高度，设置好刀具等加工参数后，将机床状态调整为“空运行”状态，空运行程序，检查平面铣削轨迹是否正确，是否与机床夹具等发生干涉，如有干涉则要调整程序。,执行零件加工。,将工件坐标系恢复至原位，取消空运行，对零件进行首次加工。加工时，应确保持冷却充分和排屑顺利。,应用量具直接在工作台上检测工件相关尺寸，根据测量结果调整,NC,程序，再次进行零件平面铣削，如此反复，最终将零件尺寸控制在规定的公差范围内。,上一页,下一页,返回,35,.,4.1,平行面铣削,加工后处理。,在确保零件加工完成及各尺寸在公差范围内之后，拆除工件，去毛刺，进一步清理工件。,清扫机床，擦净刀具、量具等用具，并按规定摆放整齐。,严格按机床操作规程关闭机床。,（,5,）检查,检验者验收零件,（,6,）评估,加工者与检验者共同评价本次加工任务的完成情况,上一页,下一页,返回,36,.,4.1,平行面铣削,4.1.4,平行面铣削相关的注意事项,（,1,）平面铣削应选用不重磨硬质合金面铣刀或立铣刀加工。,（,2,）一般采用二次走刀，第一次走刀最好用面铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。选好每次走刀的宽度和铣刀直径。每次走刀的宽度推荐为刀具直径的,60%,90%,，使接痕不影响精铣精度。加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。,（,3,）精加工时，铣刀直径要选大些，最好能够包容加工面的整个宽度。,（,4,）平面的半精加工和精加工，一般用可转位密齿面铣刀或立铣刀，可以达到理想的表面加工质量，甚至可以实现以铣代磨。密布的刀齿使进给速度极大提高，从而提高切削效率。精铣平面时，立铣刀可以设置,2,6,个刀齿。,上一页,返回,37,.,4.2,台阶面铣削,4.2.1,台阶面铣削工艺知识准备,台阶面铣削在刀具、切削用量选择等方面与平行面铣削基本相同，但由于台阶面铣削除了要保证其底面精度之外，还应控制侧面精度，如侧面的平面度、侧面与底面的垂直度等，因此，在铣削台阶面时，刀具进给路线的设计与平行面铣削有所不同。以下介绍的是台阶面铣削常用的进刀路线。,1.,一次铣削台阶面,当台阶面深度不大时，在刀具及机床功率允许的前提下，可以一次完成台阶面铣削，刀具进给路线如,图,4-17,所示。如台阶底面及侧面加工精度要求高时，可在粗铣后留,0.3,1 mm,余量进行精铣。,下一页,返回,38,.,4.2,台阶面铣削,2.,在宽度方向分层铣削台阶面 当深度较大，不能一次完成台阶面铣削时，可采取,图,4-18,所示的进刀路线，在宽度方向分层铣削台阶面。但这种铣削方式存在“让刀”现象，将影响台阶侧面相对于底面的垂直度。,3.,在深度方向分层铣削台阶面,当台阶面深度很大时，也可采取,图,4-19,所示的进刀路线，在深度方向分层铣削台阶面。这种铣削方式会使台阶侧面产生“接刀痕”。在生产中，通常采用高精度且耐磨性能好的刀片来消除侧面“接刀痕”或台阶的侧面留,0.2,0.5 mm,余量作一次精铣。,上一页,下一页,返回,39,.,4.2,台阶面铣削,4.2.2,程序指令准备,在数控铣,/,加工中心机床通常采用子程序调用指令来执行分层铣削。,1.,子程序定义 在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用到，编程者可将这组多次出现的程序段编写成固定程序，并单独命名，这组程序段就称为子程序。,图,4-20,所示为,FANUC0i-MC,数控系统子程序调用示例。从示例中可看出，子程序一般都不可以作为独立的加工程序使用，只有通过调用来实现加工中的局部动作。,上一页,下一页,返回,40,.,4.2,台阶面铣削,2.,子程序嵌套,在一个子程序中调用另一个子程序，这种编程方式称为子程序嵌套（如,图,4-21,所示）。当主程序调用子程序时，该子程序被认为是一级子程序，数控系统不同，其子程序的嵌套级数也不相同，,图,4-21,所示为,FANUC0i-MC,系统的四层子程序嵌套。,3.,FAUNC,系统子程序调用指令（,M98/M99,）,（,1,）,M98,调用子程序,指令格式：,M98P,其中，在地址,P,后面的,8,位数字中，前,4,位表示子程序调用次数，后,4,位表示子程序名。调用次数前面的,O,可以省略不写；当调用次数为,1,时，前,4,位数字可省略。例如：,上一页,下一页,返回,41,.,4.2,台阶面铣削,M98 P51002,；表示调用,O1002,号子程序,5,次。,M98 P1002,；表示调用,O1002,号子程序,1,次。,M98 P30004,；表示调用,O0004,号子程序,3,次。,（,2,）,M99,子程序调用结束，并返回主程序,FANUC0i-MC,系统常用,M99,指令结束子程序。,指令格式：,M99,（,3,）子程序编程应用格式,在,FANUC0i-MC,系统中，子程序与主程序一样，必须建立独立的文件名，但程序结束必须用,M99,。,上一页,下一页,返回,42,.,4.2,台阶面铣削,4.,SINUMERIK,系统子程序调用指令,（,1,）子程序调用指令格式：,P,“”表示要调用的子程序名，其命名方式与一般程序的命名规则相同；,P,后面的数字表示调用次数。,例如：,L0101P2,；表示调用,L0101,子程序,2,次。,（,2,）,RET,子程序结束并返回主程序,RET,的作用与,FANUC0i-MC,系统的,M99,相同，此处略。,上一页,下一页,返回,43,.,4.2,台阶面铣削,4.2.3,案例工作任务（二）,台阶面铣削加工,1.,任务描述,应用数控铣床完成,图,4-22,所示的某阶台平面的铣削，工件材料为,45,钢。生产规模：单件。,2.,应用“六步法”完成此工作任务,完成该项加工任务的工作过程如下。,（,1,）资讯,分析零件图，明确加工内容,图,4-22,零件的加工部位为台阶表面及侧面，该零件可用普通铣床或数控铣床等机床加工，铣台阶面是在上一道铣平面基础上进行的后续加工，在此选用数控铣床加工该零件，其中,40,、,18,、,8,和,Ra,3.2,、,Ra,6.3,为重点保证的尺寸和表面质量。,上一页,下一页,返回,44,.,4.2,台阶面铣削,（,2,）决策,确定加工方案,机床及装夹方式选择。由于零件轮廓尺寸不大，且为单件加工，根据车间设备状况，决定选择,XK714,型加工中心完成本次任务。由于零件毛坯为,80 mm75 mm48 mm,方钢，故决定选择平口钳、垫铁等配合装夹工件。刀具选择及刀路设计。由图可知，两台阶面的最大宽度为,20 mm,，并根据车间刀具配备情况，决定用,F,25 mm,立铣刀铣削待加工的台阶面，此时刀具直径大于台阶宽度。,为有效保护刀具，提高加工表面质量，采用不对称顺铣方式铣削工件，,XY,向刀路设计如,图,4-23,所示。,上一页,下一页,返回,45,.,4.2,台阶面铣削,切削用量选择。,详见,表,4-10,，此处略。,工件原点的选择。本次加工两台阶面，选取工件上表面中心,O,处作为工作原点。,（,3,）计划,制定加工过程文件,加工工序卡。,本次加工任务的工序卡内容见,表,4-10,。,上一页,下一页,返回,46,.,4.2,台阶面铣削,NC,程序单。,粗加工深,8 mm,的阶台平面的,NC,程序见,表,4-11,。,粗加工深,18 mm,的阶台平面的,NC,程序见,表,4-12,。,精铣深,8 mm,阶台凸台平面及侧面,NC,程序见,表,4-13,。,精铣深,18 mm,阶台凸台平面及侧面,NC,程序见,表,4-14,。,（,4,）实施,加工零件,开机前的准备。与平行面铣削案例操作过程相同。,加工前的准备。与平行面铣削案例操作过程相同。,安装工件及刀具。与平行面铣削案例操作过程相同。,上一页,下一页,返回,47,.,4.2,台阶面铣削,对刀，建立工件坐标系。由于本次加工使用了粗、精两把立铣刀，因而必须用两把刀进行两次对刀，为操作方便，决定先用,2,号刀（精铣刀）对刀，建立工件坐标系,G55,，再换,1,号刀（粗铣刀）并对刀，建立工件坐标系,G54,，此时当前刀具为,1,号刀（粗铣刀）。,输入并检验程序。,在“编辑”模式下，将粗、精铣程序全部输入数控系统中，检查程序并确保程序正确无误。,打开粗铣程序，将当前工件坐标系抬高至一安全高度，设置好刀具等加工参数，将机床状态调整为“空运行”状态空运行程序，检查台阶面铣削轨迹是否正确，是否与机床夹具等发生干涉，如有干涉则要调整程序。,上一页,下一页,返回,48,.,4.2,台阶面铣削,执行零件加工。,将当前工件坐标系恢复至原位，取消空运行，将机床状态调整为“自动运行”状态，对零件进行粗铣加工。,在手动模式下换,2,号刀（精铣刀），同时调用台阶面精铣程序，再次设定刀具相关参数，然后进行零件半精铣加工。,半精铣加工完成后，对工件去毛刺，测量相关尺寸，根据测量结果修改程序相关坐标值，以修改程序的方式来控制零件凸台的高度及侧面加工精度。,加工后的处理与平行面铣削案例操作过程相同，此处略。,（,5,）检查,检验者验收零件,（,6,）评估,加工者与检验者共同评价本次加工任务的完成情况,上一页,下一页,返回,49,.,4.2,台阶面铣削,学生工作任务,1.,在案例工作任务（一）中，检具底板深度尺寸是如何控制的，请说明控制方法及步骤。,2.,在案例工作任务（二）中，凸台深度及侧面轮廓尺寸是如何控制的，请说明控制方法及步骤。,3.,应用数控铣床完成如,图,4-24,和,图,4-25,所示零件上下表面的加工，零件材料为,45,钢。生产规模：单件。试尝试不同加工方案。,4.,应用数控铣床完成,图,4-26,所示汽车模具底座凸台平面的铣削，零件材料为,45,钢。生产规模：单件。,5.,应用数控铣床完成,图,4-27,所示台阶零件的加工，零件材料为,45,钢。生产规模：单件。,上一页,返回,50,.,图,4-1,进行平面铣削的零件,返回,51,.,图,4-2,平面铣削的类型,返回,52,.,图,4-3,当刀具大于平行面宽度时刀路设计,返回,53,.,图,4-4,当刀具小于平行面宽度时的刀路设计,返回,54,.,图,4-5,可转位硬质合金面铣刀,返回,55,.,图,4-6,可转位硬质合金面铣刀的铣削形式,返回,56,.,图,4-7,可转位硬质合金,R,面铣刀,返回,57,.,图,4-8,可转位硬质合金,R,面铣刀的铣削形式,返回,58,.,图,4-9,常用立铣刀结构形式及材料,返回,59,.,图,4-10,平面铣削时铣刀直径的选择,返回,60,.,图4-11 铣削用量示意图,返回,61,.,表4-1 铣削深度选择推荐表,返回,62,.,表4-2 铣削速度推荐表,返回,63,.,表,4-3,铣刀每齿进给量,f,选择推荐表,返回,64,.,表4-4 常用辅助功能代码表,返回,65,.,表4-5 FANUC0i-MC/SINUMERIK-802D/802S部分准备功能指令,返回,66,.,图4-12 G00/G01指令的运动轨迹,返回,67,.,图4-13 坐标平面选择指令示意图,返回,68,.,表4-6 G17、G18、G19三个坐标平面的含义,返回,69,.,图4-14 工件坐标系在加工中的应用,返回,70,.,图4-15 模板工件图,返回,71,.,表,4-7,A,B,C,D,A,各点坐标值,返回,72,.,图4-16 汽车覆盖件模具检具底板,返回,73,.,表4-8 检具底板加工工序卡,返回,74,.,表4-9 平面铣削NC程序,返回,75,.,图4-17 一次铣削台阶面的进刀路线,返回,76,.,图4-18 在宽度方向分层铣削台阶面的进刀路线,返回,77,.,图4-19 在深度方向分层铣削台阶面的进刀路线,返回,78,.,图4-20 FANUC0i-MC系统子程序调用示例,返回,79,.,图4-21 FANUC0i-MC系统四层子程序嵌套示例,返回,80,.,图4-22 台阶面零件图,返回,81,.,图4-23 台阶面铣削刀路示意图,返回,82,.,表4-10 台阶面零件铣削加工工序卡,返回,83,.,表4-11 粗加工深8 mm的阶台平面NC程序,返回,84,.,表4-12 粗加工深18 mm的阶台平面NC程序,返回,85,.,表4-13 精铣深8 mm阶台凸台平面及侧面NC程序,返回,86,.,表4-14 精铣深18 mm阶台凸台平面及侧面NC程序,返回,87,.,图4-24 圆台表面铣削,返回,88,.,图4-25 套筒滚子链侧板冲裁模具底板铣削,返回,89,.,图4-26 底座凸台平面的铣削,返回,90,.,图4-27 台阶零件铣削,返回,91,.,