第一章 难切削材料工件的铣削

第一章典型平板类工件的铣销一、淬火钢盖板的铣削图1-1所示为盖板，材质为淬火钢40Cr，热处理淬火硬度为52HRC，抗拉强度为σb=1800MPa,硬度高、强度高，几乎没有塑性,导热系数为7.12W/(m•K)，约为45号钢的1/7,由于淬火钢的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度很高，加快了刀具磨损。

图1-1 淬火钢盖板此盖板为周边铣削加工，各直边之间圆倒角连接或直倒角连接，周边粗糙度为Ra3.2um。

1、铣削前的准备淬火钢加工时塑性变形差，切削阻力大，切削温度高。

根据淬火钢的切削特点，刀具材料不仅要有高的硬度、耐磨性、耐热性，而且要有一定的强度和导热性。

如刀具材料硬度较低，则刀具切削困难，容易磨损。

对淬火钢零件进行粗铣加工时，由于切削量大、振动大，必须选用具有较高强度和冲击性的刀具。

对淬火钢零件进行精铣加工时，对刀片硬度、耐磨性和耐热性要求较高。

（1）毛坯件准备: 材质：淬火钢40Cr，淬火硬度HRC52；规格：10mm厚钢板，单边3mm加工量。

（2）装夹：该工件为规则钢板件，装夹可采用两种方案：1．磁力吸盘。

采用磁力吸盘，一次吸附即可完成整个周边的加工，提高工件加工效率；2．垫铁及压板。

采用该方案加工时，先在工件一侧压上压板，加工另一侧，加工后，程序暂停，刀具移至安全高度，将压板依次倒至另一侧，再启动程序，完成整个工件的加工。

（三）加工工艺1．工件的数控工艺分析。

该工件为淬火钢板类件，尺寸如图（1-1）所示。

毛坯单边余量3mm。

加工采用铣削工艺，分为粗铣、精铣、倒角工序，根据淬火钢刀具特点，粗加工采用分层铣削，每层深度0.8mm；精加工单边留量0.2mm，深度1次性铣削；倒角采用分层铣削，每层深度1mm；加工设备采用Siemens系统数控铣床。

2．检查工件毛坯及校平。

该工件周边倒3×45°倒角同，若采用磁力吸盘吸附工件，则可保证剩余钝边的均匀，无需校直；若采用压板装夹，毛坯不平会造成钝边的不均匀，平面度大于1就必须进行校平。

3．找正工件及输入工件原点。

在机床工作台上固定定位块，将工件落平在工装上，以工件A点为基准靠平在定位块上。

采用寻边器按1）中的方案找到工件原点，并输入至机床。

4．数值计算。

由于该件X轴方向对称，X向加工原点定在工件横向中心，Y向原点定在工件纵向一侧顶点，Z向原点定在工件上表面上，建立工件坐标系。

本程序采用Siemens系统倒圆、倒角参数编程，图纸给定尺寸可满足编程要求，无需计算。

5．刀具的选择。

粗加工选用山特维克ф32机夹立铣刀，刀片材质GC3040，2齿；精加工选用山特维克ф20精加工立铣刀，材质GC1610，2齿；倒角刀选用ф40整体PCDN非标刀具，3齿。

加工时的合理切削用量为：切削速度30～45m/min，进给量0.15～0.3mm/r，切削深度0.4～1.2mm。

根据上述方案制定数控切削工艺卡，如表1-1数控加工工序卡：表1-1 数控加工工序卡（一）根据公式Vc=πdn/1000 计算主轴转速。

v 切削速度，单位：m/minn 刀具的转速，单位：r/mind 铣刀直径，单位： m根据公式Vf＝Fz×Z×n，计算主轴进给。

进给速度Vf，单位：mm/min每齿进给量Fz，单位：mm/r刀具转速n，单位：r/min刀具齿数Z切削参数见表1-2表1-2 数控加工工序卡（二）6．编写数控程序。

适当运用数控系统高级编程指令，可省去手工计算工件各节点的繁琐步骤，本程序采用Siemens系统倒圆、倒角参数编程，利用图纸给定尺寸即可完成程序编制。

1）倒角指令 CHF/CHRN10 G01 X Y CHF/CHR= ；N20 G01 X YN10中X、Y值为第一条直线与第二条直线交点坐标值，N20中X、Y 值为第二条直线终点坐标值，见图1-21-2 直倒角2）倒圆指令RND直线与直线的圆弧连接：N30 G01 X Y RND = ；N40 G01 X YN30中X、Y值为第一条直线与第二条直线交点坐标值，N40中X、Y 值为第二条直线终点坐标值，见图1-21-2 直线与直线连接的倒圆指令直线与圆弧的圆弧连接：N50 G01 X Y RND = ；N60 G03 X Y I JN50中X、Y值为直线与圆弧交点坐标值，N60中X、Y值为圆弧终点坐标值，见图1-31-3 直线与圆弧倒圆指令7．根据编制的数控加工工艺卡片、吃刀量、切削参数、刀具号及补偿号、机床辅助功能及刀具运动轨迹，按照机床指令及代码，编制加工程序清单如下：XGB.MPFN10 G54 G90 G17N20 T1 M06 D1N30 G00 Z100 M03 S438F525 N40 X30 Y20 Z0N50 R21=0.8N60 R22=0.8N70 R23=12N80 XZBN90 G00 Z100 M05N100 M00N110 T2 M06 D1N120 G00 Z100 M03 S598N130 X30 Y20 Z0N140 R21=15N150 R22=1N160 R23=15N170 XZBN120 G00 Z100 M05N180 M00N190 T3 M06 D1N200 G00 Z100 M03 S598N210 X30 Y20 Z-15N220 R21=1N230 R22=1N240 R23=4N250 XZBN260 G00 Z100 M05N270 M02XZB.MINN10 G01Z=R21N20 G01G42X0Y90N30 X-100RND=50N40 X-154Y90RND=20N50 X-300CHR=10 程序名设置工件原点调用刀具及刀偏转速及进给快速定位起始Z轴深度每层切深极限深度调用子程序主轴停程序暂停调用刀具及刀偏转速及进给快速定位起始Z轴深度每层切深极限深度调用子程序主轴停程序暂停调用刀具及刀偏转速及进给快速定位起始Z轴深度每层切深极限深度调用子程序主轴停程序暂停子程序名Z轴第一次切深右刀偏用倒圆指令插补圆弧用倒圆指令插补圆弧用倒角指令插补倒角N60 Y50CHR=10N70 X-212.92RND=50N80 G03X-112.92Y0CR=125 N90 G01X10N100 G0G40X30Y-20N110 R21=R21+R22N120 IF R21<R23N130 GOTO N20M17 用倒角指令插补倒角用倒圆指令插补圆弧圆弧插补直线进给取消刀偏条件判断子程序结束四、注意事项（一）校验程序符合图纸要求后，可装夹工件。

（二）加工过程中如发现异常声音和报警信号时，应及时停机排除故障。

（三）在加工中如遇突发事件,应立即按下急停按钮，保证人机安全。

（四）加工该工件时，粗铣、精铣、倒角用的是同一个子程序，要求粗铣给精铣周边留0.4mm加工余量，该余量在程序中没有体现，注意在输入刀具参数时，在粗加工刀具半径中加入该余量。

表1-1 数控加工工序卡（一）图1-1 淬火钢盖板 二、 矩形板的铣削图1-2所示为矩形板，材质为1Cr18Ni9Ti ，硬度≤187HB，抗拉强度 σb (MPa)：≥520，其难加工性主要表现在： 高温强度和高温硬度高，一般钢材切削时，随着切削温度的升高其强度会明显降低，1-2 直线与直线连接的倒圆指令1-3 直线与圆弧倒圆指令切屑易被切离，而1Cr18Ni9Ti在700度时仍不能降低其机械性能，故切屑不易被切离，切削过程中切削力大，刀具易磨损。

图1-2 矩形板此板为周边铣削加工，各直边之间圆倒角连接，周边粗糙度为Ra3.2um。

1、铣削前的准备奥氏体不锈钢加工时塑性高，切削抗力增大，其切削温度比切削45钢约高200-300℃，加之不锈钢材料中的高硬度碳化物（如TiC等|）形成的硬质点对刀面的摩擦以及加工硬化等原因，使刀具容易磨损。

由于不锈钢塑性大，黏附力强，加工时容易粘刀和生成积屑瘤，影响已加工表面的质量，难已得到光洁的表面。

在加工1Gr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢时应绝对避免选用YT类硬质合金，因为不锈钢中的钛(Ti)和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具磨损加剧。

生产实践表明，选用YG532、YG813及YW2三种牌号材料加工不锈钢具有较好的加工效果（1）毛坯件准备: 材质： 1Cr18Ni9Ti，硬度187HB；规格：10mm 厚钢板，单边3mm加工量。

（2）装夹：该工件为规则钢板件，装夹可采用两种方案：1．磁力吸盘。

采用磁力吸盘，一次吸附即可完成整个周边的加工，提高工件加工效率；2．垫铁及压板。

采用该方案加工时，先在工件一侧压上压板，加工另一侧，加工后，程序暂停，刀具移至安全高度，将压板依次倒至另一侧，再启动程序，完成整个工件的加工。

（三）加工工艺1．工件的数控工艺分析。

该工件为奥氏体不锈钢板类件，尺寸如图（1-2）所示。

毛坯单边余量3mm。

加工采用铣削工艺，分为粗铣、精铣工序，加工设备采用Siemens系统数控铣床。

2．检查工件毛坯及装夹。

采用磁力吸盘吸附工件，保证一次装夹完成周边加工。

3．找正工件及输入工件原点。

在机床工作台上固定定位块，将工件落平至工装，靠平在定位块上。

采用寻边器找到工件原点，并输入至机床。

4．数值计算。

该件为对称件，因此X向加工原点定在工件横向中心，Y向原点定在工件纵向中心，Z向原点定在工件上表面上，建立工件坐标系。

本程序采用Siemens系统编程，按照图纸给定尺寸计算各节点，列表如1-3所示。

5．刀具的选择。

粗加工选用牌号为YG532材质的立铣刀，直径Ф32，2齿；精加工选用牌号为YG813材质的立铣刀，直径Ф20， 2齿；加工时的合理切削用量为：粗加工切削速度60～80m/min，进给量0.6mm/r，切削深度 2.7mm；精加工切削速度60～80m/min，进给量0.4mm/r，切削深度0.3mm；。

根据上述方案制定数控切削工艺卡，如表1-4表1-4 数控加工工序卡（一）根据公式Vc=πdn/1000 计算主轴转速。

根据公式Vf＝Fz×Z×n，计算主轴进给。

切削参数见表1-5表1-5 数控加工工序卡（二）6．编写数控程序。

本程序采用Siemens系统编程指令，利用图纸给定尺寸即可完成程序编制。

1）7．根据编制的数控加工工艺卡片、吃刀量、切削参数、刀具号及补偿号、机床辅助功能及刀具运动轨迹，按照机床指令及代码，编制加工程序清单如下：XGB.MPF 程序名四、注意事项（一）校验程序符合图纸要求后，可装夹工件。

（二）加工过程中如发现异常声音和报警信号时，应及时停机排除故障。

（三）在加工中如遇突发事件,应立即按下急停按钮，保证人机安全。

表1-3 矩形板节点坐标值列表表1-4 数控加工工序卡（一）一、圆形板的铣削图1-3所示为圆形板，材质为高强钢38CrNi3MoVA，调质后硬度40HRC，抗拉强度σb 1138 MPa，导热系数为29.3 W/(m•K)，仅为45号钢的60%，切削38CrNi3MoVA时的切削温度比切削45号钢的切削温度高100℃左右。