第4章 型铣和深度加工轮廓

实训项目四轮廓、型腔的铣削加工实训目的与要求：1.利用基本指令对轮廓、型腔进行编程、加工；2.掌握用半径补偿功能进行轮廓、型腔的编程、加工；3.合理安排工艺进行零件的加工。

课题一轮廓的铣削加工模块一不带半径补偿的轮廓加工一、编程实例编写如图4-1所示零件加工程序，毛坯尺寸120×800×20，工件材料45号钢。

图4-1 不带半径补偿的轮廓加工二、相关知识点（一）工艺部分1.夹具及刀具选用本例夹具可选规格136mm的机用平口虎钳。

加工外轮廓刀具可选用φ16mm的立铣刀；为提高内壁加工质量，不直接用φ12的键槽铣刀，而是采用φ10mm的键槽铣刀加工腰圆型槽。

刀具切削参数如表4-1所示。

表4–1 刀具与切削用量2.（1）加工路线的确定原则在数控加工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为加工路线。

加工路线的确定与工件的加工精度和表面粗糙度直接相关,其确定原则如下：①加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。

②使数值计算简便，以减少编程工作量。

③应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。

④加工路线还应根据工件的加工余量和机床、刀具的刚度等具体情况确定。

（2）切入、切出方法选择采用立铣刀铣削外轮廓侧面时，铣刀在切入和切出零件时，应沿与零件轮廓曲线相切的切线或切弧上切向切入、切向切出（图4-2中A-B-C-B-D）零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以避免加工表面产生刀痕，保证零件轮廓光滑。

铣削内轮廓侧面时，一般较难从轮廓曲线的切线方向切入、切出，这样应在区域相对较大的地方，用切弧切向切入和切向切出（图4-3中A-B-C-B-D）的方法进行。

图4-2 外轮廓切线（弧）切入切出图4-3 内轮廓切弧切入切出（3）凹槽切削方法选择加工凹槽切削方法有三种，即行切法（图4-4a）、环切法（图4-4b）和先行切最后环切法（图4-4c）。

三种方案中，a图方案最差（左、右侧面留有残料）；c图方案最好。

深度轮廓铣用法
1.刀具选择和参数设置：首先，需要创建并选择一把合适的刀具，然后设置刀具的具体参数。

2.陡峭区域加工：当设置为“仅陡峭的”时，只有陡峭度大于指定陡峭“角度”的区域才会被加工，非陡峭区域则不加工。

3.合并距离：这个参数用于将小于指定距离的切削移动的结束点连接起来，以消除不必要的刀具退刀。

当部件表面陡峭度变化较多，或者在非常接近指定的陡峭角度时，陡峭度的微小变化引起退刀，以及在表面间存在小的间隙时，应用合并距离可以减少退刀。

当生成的刀轨有较多的很接近的退刀与进刀路径时，可以将合并距离稍稍改大点。

4.最小切削长度：这个参数用于消除小于指定值的刀轨段。

5.切削层设置：使用“切削层：最优化”选项，系统将根据不同的陡峭程序来设置切削层，使加工后的表面残余相对一致。

此外，深度轮廓铣的进刀方式也有多种选择，例如沿部件斜进刀、光顺进刀等，这些进刀方式的选择会对加工效果和痕迹产生一定影响。

复习思考题41．加工中心可分为哪几类其主要特点有哪些加工中心按结构布局可以分为以下三类：（1）立式加工中心其主轴轴线垂直于水平面。

为了解决垂直方向运动时重力平衡的问题，一般是由主轴箱沿立柱上下运动来实现的，主轴箱的重量通过立柱中空腔内的配重使其平衡。

大型立式数控铣床则往往采用龙门架移动式，龙门架沿床身做纵向运动。

三坐标立式数控铣床占有相当的比重，一般可进行三坐标联动加工。

还有部分机床的主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的一个或两个轴做数控摆角运动，完成四坐标和五坐标数控立铣加工。

（2）卧式加工中心其主轴轴线平行于水平面，垂直方向的运动一般也是由主轴箱升降来实现的。

为了扩大加工范围，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四、五坐标加工。

利用万能数控转盘，可以将工件上不同角度的加工面调整成加工位置，从而省去很多专用夹具或专用角度成型铣刀。

带有数控转盘的卧式数控铣床利于对工件进行“四面加工”。

2．箱体上直径小于30mm的孔一般采用什么加工方法直径小于30mm的孔可以不铸出毛坯孔，全部加工都在加工中心上完成。

可分为“锪平端面—打中心孔—钻—扩—孔端倒角—铰”等工步。

有同轴度要求的小孔（<30mm），须采用“锪平端面—打中心孔—钻—半精镗—孔端倒角—精镗（或铰）”等工步来完成。

3．数控铣和加工中心的工序划分原则是什么（1）工序集中原则。

（2）先粗后精原则。

（3）基准先行原则。

（4）先面后孔原则。

4．数控铣和加工中心的工序划分方法有哪些（1）以一次安装、加工作为一道工序。

这种方法适于加工内容不多的零件，加工完成后就能达到待检状态。

（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。

有些零件虽然能在一次安装中加工多个表面，但会导致程序太长。

程序长度会受到系统内存容量、机床连续工作时间（一个零件在一个工作班内应该加工完毕）、查错和检索等的限制。

因程序不宜太长，一道工序的内容也不宜太多。

（3）以加工部位划分工序。

复习思考题41．加工中心可分为哪几类？其主要特点有哪些？加工中心按结构布局可以分为以下三类：（1）立式加工中心其主轴轴线垂直于水平面。

为了解决垂直方向运动时重力平衡的问题，一般是由主轴箱沿立柱上下运动来实现的，主轴箱的重量通过立柱中空腔内的配重使其平衡。

大型立式数控铣床则往往采用龙门架移动式，龙门架沿床身做纵向运动。

三坐标立式数控铣床占有相当的比重，一般可进行三坐标联动加工。

还有部分机床的主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的一个或两个轴做数控摆角运动，完成四坐标和五坐标数控立铣加工。

（2）卧式加工中心其主轴轴线平行于水平面，垂直方向的运动一般也是由主轴箱升降来实现的。

为了扩大加工范围，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四、五坐标加工。

利用万能数控转盘，可以将工件上不同角度的加工面调整成加工位置，从而省去很多专用夹具或专用角度成型铣刀。

带有数控转盘的卧式数控铣床利于对工件进行“四面加工”。

2．箱体上直径小于30mm的孔一般采用什么加工方法？直径小于φ30mm的孔可以不铸出毛坯孔，全部加工都在加工中心上完成。

可分为“锪平端面—打中心孔—钻—扩—孔端倒角—铰”等工步。

有同轴度要求的小孔（< φ30mm），须采用“锪平端面—打中心孔—钻—半精镗—孔端倒角—精镗（或铰）”等工步来完成。

3．数控铣和加工中心的工序划分原则是什么？（1）工序集中原则。

（2）先粗后精原则。

（3）基准先行原则。

（4）先面后孔原则。

4．数控铣和加工中心的工序划分方法有哪些？（1）以一次安装、加工作为一道工序。

这种方法适于加工内容不多的零件，加工完成后就能达到待检状态。

（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。

有些零件虽然能在一次安装中加工多个表面，但会导致程序太长。

程序长度会受到系统内存容量、机床连续工作时间（一个零件在一个工作班内应该加工完毕）、查错和检索等的限制。

因程序不宜太长，一道工序的内容也不宜太多。

（3）以加工部位划分工序。

第四章挖槽类零件加工编程范例范例1 生成零件的挖槽加工路径本例要点：（1）刀具的创建和选取（2）刀具参数的设置（3）挖槽的参数设置（4）使用等距环切和螺旋式下刀的参数（5）刀具路径模拟和实体切削仿真（6）生成数控加工程序1．利用挖槽加工模块，生成刀具挖槽加工路径（1）打开文件单击主功能表中档案→取档，在弹出的文件列表中选择正确的文件路径，并选择4-1.mc9文件，打开图形文件。

按F9键显示坐标系。

（2）启动挖槽加工，加工梅花零件内框选择“回主功能表→刀具路径→挖槽”命令，拾取加工对像，串连，拾取直线1加工开始位置，如图4-1所示。

单击执行。

图4-1 梅花图形提示：挖槽加工的串连纶廓选择时，与选择的串连方向无关。

挖槽加工的封闭轮廓只有内与外，没有左与右。

（3）．建立新刀具和设定参数打开挖槽对话框的“刀具参数”选项卡，在刀具列表中单击鼠标右键，弹出菜单中选择“建立新的刀具”选项，系统将弹出如图4-2所示的“定义刀具”对话框，首先进入刀具类型选择，单击“平刀”选项，系统自动切换到“刀具→平刀”选项卡，从中可以设置刀具参数，设置直径为12，其余参数均按默认值。

再点击“参数”设置刀具加工参数，如图4-3所示图4-2 选择刀具形式图4-3 设置刀具参数点击“工作设定”弹出“工作设定”视窗，进给率的计算选择为依照刀具。

确定在“挖槽”视窗中，选择“挖槽参数”选项卡，设置XY方向预留量设为0，由于零件上表面的Z=0，故设置进给下刀位置为3.0和参考高度设置为30.0，加工深度按零件要求设为-10。

注意绝对坐标和增量坐标的选择，参数设置如图4-4所示。

图4-4 挖槽参数设置分层铣深参数。

在“Z轴分层铣深”前打勾，单击“Z轴分层铣深”按钮，打开“Z 轴分层铣深设定”对话框，如图4-5所示，设置分层铣深参数。

最大粗切量为0.5mm;精铣次数为0；其余参数按照默认值单击“确定”按钮返回到外形铣削参数对话框。

图4-5 Z轴分层铣深参数在“挖槽”视窗中，选择“粗切精修参数”选项卡，选用“等距环切”加工方法，切削间距为刀具直径的80%（切削间距（距离）计算方法是：{刀具直径-刀R角*2}*80%。

m i l l_p l a n a r平面铣操作子类型(2D加工) FACE_MILLING_AREA（面铣削区域）:通过选择平面或平面上的边界作为加工对象（以面来定义铣削区域），与FACE-MILLING 相比,可以指定切削区域(Cut-Area)和侧壁几何(Wall Geometry[dimitri几何学]) 。

如果对侧壁有不同的加工要求,可以使用此操作子类型。

【必须为平面】FACE_MILLING（平面铣）：用于切削实体表面上余量，指定平面作为加工几何（以面、线、点来定义铣削区域→）,比表面铣(PLANAR-MILL)子类型加工平面更为简单,方便。

【必须为平面】FACE-MILLING_MANUAL[mnjul]手工面铣削: 以面来定义铣削区域，可在一个操作中手工定义多种走刀方式,用于加工轮廓形状复杂的平表面。

【壁几何体可以添加曲面】PLANAR_MILL平面铣:通过指定加工平面和最低加工底面确定加工范围，以面、线、点来定义铣削区域，可以修剪、检测几何体，是平面铣的基本形式, 其他平面铣操作子类型可以理解为此种形式的特例。

PLANAR_PROFILE平面轮廓加工：没有切削方法选择,只用于平面轮廓加工（用于光侧或清根）。

profile [prufail]ROUGH_FOLLOW跟随零件粗加工:跟随零件轮廓走刀,其默认的切削方式为跟随零件走刀(Follow Part),主要用于挖腔粗加工。

rough [rf]ROUGH_ZIGZAG往复粗加工:往复式走刀, 其默认的切削方式为往复式走刀(ZigZag) ,可用于挖槽粗加工或铣平面。

ROUGH_ZIG单向粗加工:单向走刀, 其默认的切削方式为单向轮廓走刀(Zig with Contour) ,可保持单纯的顺铣或逆铣加工。

CLEANUP_CORNERS清理拐角（清角）:清除上一步平面加工未清除的余量（即光底），清理拐角,其默认的切削方式为跟随零件走刀(Follow Part) ,使用此操作子类型可清理内拐角的残余材料（2D残料加工）。