课题 型腔铣削加工

5．8 型腔铣削工艺、编程5．8．1型腔铣削加工的内容、要求型腔是CNC铣床、加工中心中常见的铣削加工内结构。

铣削型腔时，需要在由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。

型腔内部可以全空或有孤岛。

对于形状比较复杂或内部有孤岛的型腔则需要使用计算机辅助（CAM）编程。

本节讨论的型腔加工指由垂直侧壁轮廓和水平底面围成的规则型腔，如图5-8-1。

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，二维平面内轮廓的尺寸精度。

5．8．2 型腔铣削方法对于较浅的型腔，可用键槽铣刀插削到底面深度，先铣型腔的中间部分，然后再利用刀具半径补偿对垂直侧壁轮廓进行精铣加工。

对于较深的内部型腔，宜在深度方向分层切削，常用的方法是预先钻削一个到所需深度孔，然后再使用比孔尺寸小的平底立铣刀从Z向进入预定深度，随后进行侧面铣削加工，将型腔扩大到所需的尺寸、形状。

型腔铣削时有两个重要的工艺考虑：①刀具切入工件的方法；②刀具粗、精加工的刀路设计。

5．8．3 刀具选用适合于型腔铣削的刀具有平底立铣刀、键槽铣刀，型腔的斜面、曲面区域要用R刀或球头刀加工。

型腔铣削时，立铣刀是在封闭边界内进行加工。

立铣刀加工方法受到内结构特点的限制。

立铣刀对内轮廓精铣削加工中，其刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径，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，尽量选用直径较大的刀具，直径大的刀具比直径小的刀具的抗弯强度大，加工中不容易引起受力弯曲和振动。

在刀具切削刃（螺旋槽长度）满足最大深度的前提下，尽量缩短刀具从主轴伸出的长度和立铣刀从刀柄夹持工具的工作部分中伸出的长度，立铣刀的长度越长，抗弯强度减小，受力弯曲程度大，会影响加工的质量，并容易产生振动，加速切削刃的磨损。

5．8．4 型腔铣削的路线设计1．型腔铣削加工的刀具引入方法与外轮廓加工不同，型腔铣削时，要考虑如何Z向切入工件实体的问题。

扫码了解更多本文在介绍高速加工技术特点基础上，通过切削用量的选择和加工工序的排序，设计了铝合金材料型腔及薄壁类零件高速铣削加工试验，试验过程可分析出高速加工对于常规加工工艺的改进。

同时展示了高速加工的工艺特点及适用条件。

粗糙度仪：检测工件表面粗糙度（如T R200）。

并应用手机上的噪声测量A PP。

机床负载显示：控主轴及运行轴的负载状况（一般机床自带该功能）。

测量采用0～125m m游标卡尺及三坐标测量仪。

4.试验过程薄壁类零件在加工中经常会遇到变形问题，常规加工方法的“大切削量、慢走刀”切削方式造成零件表面大量的切削热无法被及时带走，残留在零件表面，使得零件易变形。

而型腔类零件在加工时受刀具、零件尺寸的影响，每次下刀的层切深度不宜太深，故常规加工工艺不适合型腔及薄壁类零件加工。

如图1所示的型腔及薄壁类零件由型腔、岛屿和小圆柱构成，其中型腔壁厚0.8m m、高20m m，小圆柱直径1.5mm、高20mm，两处侧向刚性很差，极易产生振颤，导致侧壁破损或圆柱折断，故常规加工工艺不适合该零件加工。

由于该类型零件的加工工艺限制了层切深度，为了提高加工效率并保证零件质量，采用高速加工是非常适合的选择。

此外，薄壳类零件的整刚性也较差，也很适合选择偏小直径刀具（刀具直径小于零件拐角圆角尺寸，且小直径刀具可减小工件底面的振颤），高转速、小吃刀量、大进给量的高速加工工艺。

高速加工工艺切削时产生的热量95%会由切屑和切削液带走，这样零件表面处于室温。

而且高速加工产生的切削力及切削图1　型腔及薄壁类零件尺寸表序号工序名1整体粗加工2槽区域粗加工3岛屿外形精加工4薄壁外形精加工5小圆柱外形精加工年 第9期图2 整体粗加工刀路图3　槽区域粗加工刀路图4　岛屿外形精加工刀具路径图5　薄壁外形精加工刀具路径图6　圆柱外形精加工刀具路径。

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。

、７８８‘２壬‘分类呼：ＴＰ３９１崭缀：啦ｆ皋代酽５：ｆ０４２２，ｑ‘：０４２（Ｘ・３０３５⑧∥▲东岁，否硕士学位论文ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒ’ｓＴｈｅｓｉｓ论史题｜ｉ：模具型腔数控铣削技术研究与应用作者姓托孥业棣冬机槭制造厦其自动化王兆辉副教授指导教师姓张擎业技术叭务塞堂塞堕塑工程师Ｊ山东大学硕士学位论文摘要数控加工中心已经广泛的应用于模具型腔的铣削加工中，ＵＧＮＸ，ＭａｓｔｅｒＣＡＭ，Ｃｉｍａｔｒｏｎ等软件的ＣＡＭ功能也在不断发展和增强。

但目前即使最先进的数控编程软件，也需要技术人员制定工艺，选择合适的刀具、切削参数等。

数控机床加工的效率、加工质量，很大程度上取决于工艺编程人员水平的高低。

同时，模具型腔几何形状虽然千变万化，但其构成特征的种类是有限的。

对每一类加工特征，对应着ＵＧ的一种或多种有限的加工方法。

通过分析对比研究、总结规律，可用来指导ＵＧＣＡＭ・编程，提高加工效率和加工质量。

本文以模具型腔为研究对象，重点研究了数控加工工艺的优化问题，旨在提高模具型腔数控加工效率、加工质量，减少对工艺编程人员的依赖程度，为工艺人员进行工艺优化设计、编制较高质量的数控程序提供指导和参考。

论文介绍了数控铣削刀具与切削用量；分析了模具型腔加工特征组合，并进行特征分解，确定了各种典型特征的加工方法和刀具；提出了模具型腔粗铣加工刀具组合方法，进行了粗铣加工走刀方式对比分析。

在此基础上，进行了气缸盖凹模数控加工工艺分析，确定其加工工艺方案，合理选择刀具组合，进行编程与加工仿真。

针对数控加工中因刀具变形产生的加工误差问题，通过试验讨论了加工槽、圆柱型腔和斜面时，刀杆悬长不同对零件加工质量的影响，并进行了定性和定量分析，为工艺人员提供了编程参考和依据。

关键词模具型腔；数控加工工艺：刀具组合：刀具悬长山东大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＣＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙＣＮＣｍａｃｈｉｎｅ－ｃｅｎｔｅｒ，ｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆｔｈｅｍｏｌｄｃａｖｉｔｉｅｓ．ＴｈｅＣＡＭｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆａｌｏｔｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ，ｓｕｃｈａｓＵＧＮＸ，ＭａｓｔｅｒＣＡＭ，Ｃｉｍａｔｒｏｎ，ｅｔｃ．ｈａｖｅｂｅｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｅｖｅｎｉｆｔｈｅｍｏｓｔａｄｖａｎｃｅｄＣＮＣｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｎｅｅｄｓｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓｔｏｍａｋｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｔｏｓｅｌｅｃｔｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｏｌｓａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｍａｃｈｉｎｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｈａｓｂｅｅｎｄｅｃｉｄｅｄｂｙｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｓｈａｐｅｓａｒｅｖａｒｉｏｕｓ，ｔｈｅｖａｒｉｅｔｉｅｓｏｆｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｒｅｆｉｎｉｔｅａｎｄｅｖｅｒｙｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｈａｓｏｎｅｏｒｍａｎｙｆｉｎｉｔｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆＵＧ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇ，ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ，ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｙｃａｎｇｕｉｄｅｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｉｎＵＧＣＡＭａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙ．ＴｈｅｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｔｈｅｍｏｌｄｃａｖｉｔｉｅｓ，ａｉｍｉｎｇｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｗｈｉｃｈａｒｅｄｅｐｅｎｄｅｄｂｙｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓ．Ａｌｓｏ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｏｆｆｅｒｓｔｈｅｇｕｉｄｅｓａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｏｗｒｉｔｅｔｈｅｂｅｔｔｅｒＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｓ．ＴｈｅｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆｍｏｌｄｃａｖｉｔｙ．Ａｔｆｉｒｓｔ，ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅＣＮＣｍｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌｓａｎｄｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇａｍｏｕｎｔＡｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｏｌｄｃａｖｉｔｙｍａｃｈｉｎｉｎｇａｎｄｍａｋｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｏｏｌｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅｄｅｃｉｄｅｄ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｏｆｆｅｒｅｄｔｈｅｃｏａｒｓｅｍｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｍｏｌｄｃａｖｉｔｉｅｓ，ａｎｄｃｏｎｔｒａｓｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｍ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｃａｖｉｔｙｍｏｌｄｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒｃａｐ，ｍａｄｅｔｈｅ、ｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｃｈｅｍｅ，ｒａｔｉｏｎａｌｌｙｓｅｌｅｃｔｅｄｔｈｅｔｏｏｌｓｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｗｒｏｔｅｔｈｅｐｒｏｇｒａｍａｎｄｍａｄｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ａｔｌａｓｔ，ａｉｍｉｎｇａｔｍａｃｈｉｎｉｎｇｅｒｒｏｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｏｏｌｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄＣＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇ，ｔｈｅｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｔｏｔｈｅｐａｒｔｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｅｘｔｅｎｄｅｄｌｅｎＩｇｔｈｏｆｍｉｌｌｉｎｇｔｏｏｌｗｈｅｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｓｌｏｔ，ｃｏｌｕｍｎｃａｖｉｔｙａｎｄｓｌｏｐｅ．ＡｌｓｏｉｔａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｍｉｎｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙａｎｄｏｆｆｅｒｅｄｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｇｉｓｔｆｏｒｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｔｅｃｈｎｉｃｉａｎｓＫｅｙＷｏｒｄｓＮｏＩｄＣａｖｉｔｉｅｓ：ＣＮＧｒｏａｃｈｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ：ＴｏｏＩｓＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ：ＥｘｔｅｎｄｅｄＬｅｎｇｔｈｏｆＭｉＩＩｉｎｇＴｏｏｌ原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

xxxxxxx 大学毕业论文（设计）论文题目型腔类零件的设计及其加工研究姓名xxx 学号xxxxxx院系工学院专业机械设计制造及其自动化指导老师xxx 职称xxxxx中国·xxx二0一五年五月目次1 引言 (3)1.1 型腔类零件的传统加工方法 (3)1.2 本文的主要研究内容 (3)2 型腔零件的三维建模 (4)2.1 零件的设计 (4)2.2 基于UG NX 8.5的建模 (4)3 工艺分析 (7)3.1 整体型腔的粗加工 (8)3.2 型腔各个区域的半精加工 (9)3.3 型腔的精加工 (9)3.4 型腔里的点位孔加工 (9)4 工艺规划 (9)5 仿真加工 (10)5.1 加工准备 (10)5.2 粗加工阶段 (14)5.3 精加工阶段 (18)5.4 点位孔加工 (21)6 后处理 (27)7 对加工时间的设置研究 (28)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (32)附录A：型腔的零件图 (34)型腔类零件的设计及其加工研究作者：xxxx 指导老师：xxx（xxxx大学工学院11级机械设计制造及其自动化xxx 230036）摘要：基于UG NX 8.5的型腔类零件设计与加工的研究，本文主要论述了在使用UG NX 8.5的建模和加工模块下对零件的三维辅助设计和三维辅助制造。

实现了对型腔类零件的数控仿真加工，再利用后处理生成的数控加工代码，在经过少量修改后可输入数控机床进行零件的相应加工。

从而减少了手工编程的时间，有效的提高了生产效率。

在对零件模拟加工时，能及时观察出操作上的问题并及时解决，避免了在实际加工生产时出现错误。

关键字：型腔 UG NX 8.5 数控加工数控仿真刀轨路径1 引言在数控技术普遍普及应用的今天，日益增多的复杂零件和高精度、高效的加工对数控技术提出了越来越高的要求，所以本文的主要目的是基于UG NX 8.5的建模模块和仿真加工模块来进行模拟型腔类零件的数控加工过程，再将最后的后处理文件（数控加工代码）导出，经过少量的修改后可以直接输入到数控机床上对该零件进行加工。