数控铣削六角凸台加工及工艺探索毕业设计(编辑修改稿)

数控铣削六角凸台加工及工艺探索毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

要刚性好的刀具，刚性差的刀具在大切削用量时很容易断刀。 要保证被加工表面的形状精度，用刚性差的刀具在大切削力的作用下，会产生变形而形成让刀，使加工的型面出现斜面。 当被加工的零 件表面的加工的余量不一样的时候，若采用刚性好的刀具就可以不必换刀，从而减少了换刀次数。 刀具的耐用度要高。 由于数控铣床靠程序来控制精度，刀具如果磨损很快，则被加工零件的尺寸精度和型面精度就很难保证，故要用耐用度高的刀具。 同时，刀具参数、几何角度、排屑性能等因素也要综合的考虑。 （ 2）数控加工刀具材料 高速钢。 又称白钢，它含有 W 、 Cr、 Mo、 V、 Co 等元素。 它不仅可以用来制造钻头、铣刀，还可以用量制造齿轮刀具、成形铣刀等复杂刀具。 但由于其允许的切削速度较低（ 50m/min），所以大多用于数控 机床的低速加工。 硬质合金。 硬质合金是有硬度和熔点都很高的碳化物（ WC TiC 等），用 co mo ni 做粘结剂制成的粉末冶金产品。 在中速和大切削中发挥出优良的切削性能。 常用的硬质合金有钨钴合金、钨钛合金等。 陶瓷材料。 陶瓷是含有金属氧化物和氮化物的无机非金属材料。 陶瓷材料具有高硬度、高强度、耐磨性好、化学性能稳定性好、摩擦因素低、价格低廉等优点。 立方氮化硼（ CBN）。 CBN 是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷材料相比，其耐热性和化学稳定性稍差 ，云南农业大学本科毕业设计 (论文 ) 9 但冲击韧度和抗破坏性能较好。 聚晶金刚石（ PCD）。 PCD 作为最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性，它能够以高硬度和高精度加工软的有色金属材料，但它对冲击敏感，容易破裂，而且对黑色金属中的铁的亲和力强，容易引起化学反应，一般只能用于加工非铁零件。 （ 3）铣削加工刀具 在选择铣刀时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。 在加工时，对于平面零件的周边轮廓常采用立铣刀。 铣削平面时常采用面铣刀。 在选择铣刀时应该注意以下几点：刀具半径 r 应该小于零件内轮廓面的最小曲率半径（一般为其 ~ 左右）；零件的加工高度 H小于等于（ 1/4~1/6） r，以保证刀具具有足够的刚度；对不通孔或深槽，选取 L=H+(5~10)mm,其中 L 为刀具切削部分的长度， H 为零件的高度；加工外型及通槽时，选取L=H+R+(5~10)mm,其中 R 为刀尖角半径。 在用面铣刀铣削表面时，粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削时切削力大，选择小直径的铣刀可以减小切削力矩。 精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件的整个表面加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀伤痕。 在铣削立体型面和变斜角轮廓外形时 ,常用球头铣刀、环形刀、鼓形刀和盘铣刀等。 球头铣刀和环形刀用于加工立体面，鼓形刀和锥形刀用于加工一些变斜角的零件。 曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦的部分时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应该采用环铣刀。 在内轮廓加工时，要注意刀具的半径小于轮廓曲线的最小曲率半径，在自动换刀机床中要预先测好刀具的结构尺寸和调整尺寸，以便在加工时进行刀具的补偿。 （ 4）孔加工刀具 数控孔加工的刀具常用的有钻头、镗刀、铰刀和丝锥等。 钻头。 一般钻孔的深度约为直径的 5 倍，细长孔的加工易于折断，要注意排削和 冷却，在钻孔前最好先钻中心孔。 镗刀。 镗刀按切削刃数量可以分为单刃镗刀和双刃镗刀。 铰刀。 数控机床上所用的铰刀大多是通用标准铰刀。 除此之外，还有机夹硬质合金刀片单刃铰刀和浮动铰刀等。 、切削用量的确定 合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。 切削用量包括主轴的转速、背吃刀量、进给量。 云南农业大学本科毕业设计 (论文 ) 10 合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高效率为主，并考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应该在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本。 背吃刀量。 选择背吃刀量的主要依据是机床 、夹具、刀具和工件的刚度。 在刚度允许的情况下，尽量选择较大的背吃刀量来减少进给次数，提高生产效率。 但在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应该把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。 在加工铸、锻件时应该尽量使背吃刀量大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。 主轴转速。 主轴转速主要根据允许的切削速度选取。 而刀具的切削速度主要根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具的耐用度来、工件材料的强度和硬度以及切削加工性来选取。 而切削速度与主轴转速的关系如下公式所示： wcdvn  1000 式中 : wd 切削刃选定点处所对应的工件或刀具的最大回转直径 ,单位为 mm n主轴转速，单位为 r/min cv 切削速度，单位为 m/min 进给量（ mm/min 或 mm/r）。 进给量的选取主要根据零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性质来选取。 当零件的加工精度、表面粗 糙度要求高时，进给量应该取小值。 最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。 切削液的选择 在金属切削过程中合理的选择切削液，可以改善切屑、工件、与刀具间的摩擦状况，抑制积屑瘤和鳞刺的生长，从而降低切削力和切削温度，减少刀具的磨损和工件的热变形，提高刀具的耐用度，提高加工效率和加工质量。 切削液在加工过程中的作用很大，它主要具有冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用。 常用的切削液主要有水溶液、乳化液、切削油。 在选用切削液时，应该注意以下几点：在粗加工时，加工的余量大，所选的进给量和 背吃刀量也较大，所以会产生大量的切削热，所以选择切削液的主要目的是为了散热；在精加工时，对零件加工表面的质量要求高且要尽量的减少刀具的磨损，所以选择切削液的主要的目的是为了提高加工表面的质量和提高刀具的耐用度；当工件的材料不同时，选择切削液的主要目和种类也有所不同。 当在加工云南农业大学本科毕业设计 (论文 ) 11 铸铁、黄铜等脆性材料时，一般不用切削液，以免崩脆的切屑粘附在机床的运动部件上。 在加工高强度刚和高温合金等难加工的材料时，对冷却液的冷却、润滑作用都有较高的要求，应尽可能采用积压切削液或积压乳化液。 在切削有色金属和铜、铝合金时，为了得到较高 的表面质量和精度，可以采用 10%20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。 在切削镁合金时，不能用水溶液，以免燃烧。 加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时 ,往往不可能在一道工序内就完成一个或者几个表面的全部加工阶段 .必须把整个加工过程按工序性质不同划分为几个阶段 : (1)粗加工阶段 .在这一阶段中要切除大量的加工余量 ,使毛坯的形状和尺寸接近零件成品 ,因此主要的目标是提高生产率。 (2)半精加工阶段。 在这一阶段应该为主要表面的精加工做好准备（达到一定加工精度，保证一定的加工余量），并完成一些次 要表面的加工（如钻孔、攻螺纹等），一般在热处理之前进行。 （ 3）精加工阶段。 保证各主要表面达到图样规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要的目的是全面的保证精加工质量。 （ 4）光整加工阶段。 对于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小的表面，还需要进行光整加工。 主要目标是以提高尺寸精度和减小表面的粗糙度为主，一般不用来纠正形状精度和位置精度。 （ 5）超精密加工阶段。 该阶段是按照超稳定，超微量切除等原则，实现加工尺寸误差和形状误差在 微米以下的加工技术。 工序的划分 工序划分原则 工序的划 分可以采用两种不同的原则：工序集中原则和工序分散原则。 工序集中的原则就是指每道工序包括可能多的加工内容。 将工件的加工集中在少数几道工序内容内完成。 工序集中一般使用结构复杂，机械化，自动化程度高的机床。 因此工序集中的特点是： 1）减少了设备的数量，减少了操作工人和生产面积。 2）减少工序数目，减少运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期。 3）减少了工件的装夹次数，不仅有利于提高生产率，而且由于一云南农业大学本科毕业设计 (论文 ) 12 次装夹下加工了许多的表面，也易于保证这些表面的加工精度。 4） 工序分散原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。 每道工序的加工内容很少，最小时即每道工序仅完成一个简单的工步。 其特点是： 1）采用了比较简单的机床和工艺设备。 2）对工人的技术要求低。 3）生产设备工作量小，容易变换产品。 4）设备数量少，工人数量多，生产面积大。 工序划分的方法 （ 1）按所用的刀具划分。 即在一次安装过程中尽可能用一把刀具加工出可能加工的所有部分，然后再换另一把刀加工其他的部位。 即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。 （ 2）按安装次数划分。 即以每一次装夹完成的那一部分工艺过程为一道工序。 这种方法适应于加工内容不多的工 件。 （ 3）按粗、精加工划分。 即以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。 这种方法使用于加工后变形较大，需要粗、精加工分开的零件。 （ 4）按加工部位划分。 即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。 对于加工表面多而复杂的零件，可以按结构特点分为几个加工部分，每一部分为一道工序。 工艺文件的制定 零件的加工工艺设计完成以后，就应该将有关的内容填入各种相应的表格或者卡片中，以便贯彻执行并将其作为编程和生产技术准备的依据。 这些表格或者卡片被称为工艺文件。 数控加 工的工艺文件除了包括机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡、数控加工工序卡外，还包括数控加工刀具卡。 其中，数控加工工序卡是用来编制程序的依据，以及用来指导操作者进行生产的一种工艺文件。 它的内容包括工序及各工步的加工内容；本工序完成后工件的形状、尺寸和公差；各工步切削参数；本工序所用的机床、刀具和工艺安装等。 数控加工刀具卡主要包括刀具的详细资料，有刀具号、刀具名称及规格、刀辅具等。 它也是用来编制零件加工程序和指导生产的重要工艺文件。 云南农业大学本科毕业设计 (论文 ) 16 3 零件铣削加工工艺分析 分析零件图，确定安装基准 零件属 于凸台类零件（如图 ），零件上有孔、凸台组成，而且凸台的轮廓由直线和圆弧构成。 考虑到零件的结构和形状，还有实际加工时所用的机床的加工特点，选择零件的底面为装夹定位面，夹具采用虎口钳。 夹具的夹紧采用的是液压自动夹紧，而且其夹紧力 3000N。 考虑到零件的长、宽、高最大尺寸分别为 50mm、 50mm、 15mm，所以选择毛坯的尺寸为 55X55X18 的立方体。 又考虑到所用的数控铣床的加工能力不太好而且其刚度也较差但是零件的表面粗糙度、尺寸精度等都。