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CNC加工中心刀具铣削曲面时应注意的八大方面作者： 日期： 浏览次数：429 标签：
　　一、刀具的选择
　　数控加工中心在加工模具时所采用的刀具多数与通用刀具相同，经常也使用机夹不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀。由于模具中有许多是由曲面构成的型腔，所以经常需要采用球头刀以及环形刀(即立铣刀刀尖呈圆弧倒角状)。
　　二、铣削曲面时应注意的问题
　　1.粗铣。 粗铣时应根据被加工曲面给出的余量，用立铣刀按等高面一层一层地铣削，这种粗铣效率高。粗铣后的曲面类似于山坡上的梯田，台阶的高度视粗铣精度而定。
　　2. 半精铣。 半精铣的目的是铣掉“梯田”的台阶，使被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铣刀一般为精加工工序留出0.5mm左右的加工余量，半精加工的行距和步距可比精加工大。
　　3. 精加工。 最终加工出理论曲面。用球头铣刀精加工曲面时，一般用行切法。对于开敞性比较好的零件而言，行切的折返点应选在曲表的外面，即在编程时，应把曲面向外延伸一些。对开敞性不好的零件表面，由于折返时，切削速度的变化，很容易在已加工表面上及阻挡面上，留下由停顿和振动产生的刀痕。所以在加工和编程时，一是要在折返时降低进给速度，二是在编程时，被加工曲面折返点应稍离开阻挡面。对曲面与阻挡面相贯线应单作一个清根程序另外加工，这样就会使被加工曲面与阻挡面光滑连接，而不致产生很大的刀痕。
　　4. 球头铣刀在铣削曲面时，其刀尖处的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面铣削比较平缓的曲面时，球刀刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转速，另外还应避免用刀尖切削。
　　5. 避免垂直下刀。平底圆柱铣刀有两种，一种是端面有顶尖孔，其端刃不过中心。另一种是端面无顶尖孔，端刃相连且过中心。在铣削曲面时，有顶尖孔的端铣刀绝对不能像钻头似的向下垂直进刀，除非预先钻有工艺孔。否则会把铣刀顶断。如果用无顶尖孔的端刀时可以垂直向下进刀，但由于刀刃角度太小，轴向力很大，所以也应尽量避免。最好的办法是向斜下方进刀，进到一定深度后再用侧刃横向切削。
　　在铣削凹槽面时，可以预钻出工艺孔以便下刀。用球头铣刀垂直进刀的效果虽然比平底的端铣刀要好，但也因轴向力过大、影响切削效果的缘故，最好不使用这种下刀方式。
　　6. 铣削曲面零件中，如果发现零件材料热处理不好、有裂纹、组织不均匀等现象时，应及时停止加工，以免浪费工时。
　　7. 在铣削模具型腔比较复杂的曲面时，一般需要较长的周期，因此，在每次开机铣削前应对机床、夹具、刀具进行适当的检查，以免在中途发生故障，影响加工精度，甚至造成废品。
　　8. 在模具型腔铣削时，应根据加工表面的粗糙度适当掌握修锉余量。对于铣削比较困难的部位，如果加工表面粗糙度较差，应适当多留些修锉余量;而对于平面、直角沟槽等容易加工的部位，应尽量降低加工表面粗糙度值，减少修锉工作量，避免因大面积修锉而影响型腔曲面的精度。高级加工中心操作工理论试卷及答案_百度文库
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CAM曲面造型在数控铣床加工的方法与技巧
    　　1 分析零件图
　　1.1 零件图
　　如图l所示旋钮零件图：
　　图l 旋钮零件图
　　1.2 分析零件图
　　根据零件图分析，该旋钮零件由底座和手柄两部分组成，底座为一Φ30的圆柱体和R50球面，手柄则为一梯形挤出出来的实体与一R15球体的交集，而且面与面之间分别倒角R3和Rl。综合分析该零件表面为曲面，曲面粗加工――挖槽，曲面精加工――平行铣削。
　　2 零件曲面造型
　　2.1 底座
　　底座的主体通过旋转的方法生成实体，方法如下所述：
　　(1)设定图层l，命名为底座草图。
　　(2)设计构图深度为0，构图平面为前视图构图面，绘制中心线和底座草图，如图2所示。
　　(3)设定图层2，命名为底座实体。
　　(4)单击主菜单-实体-旋转-串联命令，选取底座草图，然后选取旋转的中心线，生成底座实体。
　　图2 底座草图
　　2.2 手柄
　　手柄的主体为一梯形挤出实体与R15的球体的交集，方法如下所述：
　　(1)设定图层3，命名为手柄草图，将l、2图层隐藏。
　　(2)设计构图深度为20，构图平面为左视图构图面，绘制梯形草图，如图3所示。
　　图3 梯形草图
　　(3)设定图层4，命名为手柄实体。
　　(4)单击主菜单一实体一挤出一串联命令，选取梯形草图，单击执行菜单，保证挤出方向为负方向，建立实体，距离为加。
　　(5)生成球实体，单击主菜单一实体一下一页一基本实体一圆球命令，指定半径为15，基准点即球心为(0，0，2)。
　　(6)单击主菜单一实体一布林运算一交集命令，选取挤出实体和基本实体圆球，然后单击执行。
　　(7)隐藏l、3图层，显示2、4图层，将底座实体和手柄实体都显示出来，把两个实体结合成一整体。单击主菜单一实体一布林运算一结合，选取底座实体和手柄实体，然后单击执行。
　　2.3实体倒圆角
　　将面与面之间分别倒角R3和Rl，方法如下所述：
　　(1)单击主菜单一实体一导圆角命令，只打开实体边界，选取倒R3圆角的边界线，然后单击执行。
　　(2)单击主菜单一实体一导圆角命令，只打开实体边界，选取倒Rl圆角的边界线，然后单击执行。
　　2.4 由实体生成曲面
　　将实体生成曲面为加工做准备，方法如下所述：
　　(1)设定图层5，命名为旋钮曲面。
　　(2)单击主菜单一绘图一曲面一下一页一由实体产生命令，选取旋钮实体，单击执行。
　　3 加工工艺分析
　　3.1 编程原点的确定
　　由于旋钮外形轮廓以中心对称，根据编程原点的确定的原则，在XY平面内编程，原点取在工件的对称中心，Z向编程原点取在工件的上表面。
　　工作设定参数为：
　　工件尺寸：X：32 Y：32 z：25;
　　工件原点：X：0 Y：0 z：18
　　3.2 选择加工方式
　　3.2.1 粗加工方式
　　曲面粗加工方式有：平行铣削、放射状加工、投影加工、流线加工、等高外形、残料粗加工、挖槽粗加工和钻削式加工。
　　曲面挖槽粗加工生成一系列平面铣削(等Z值)，是一种最常见的曲面粗加工方法，它还可以使从零件毛胚外开始加工，防止直接埋入工件材料。
　　3.2.2 精加工方式
　　曲面精加工方式有：平行铣削、陡斜面加工、放射状加工、投影加工、流线加工、等高外形、浅平面加工、交线清角、残料清角和3D等距加工。
　　3.3 加工刀具及加工参数的选用
　　3.3.1 选择
　　根据工件材料选择刀具材料，如对钢件材料，通常采用高速钢、合金刀具进行加工;对于铜、铝等软材，通常采用普通的刀具材料即可加工，但刀具要锋利，主轴转速要高;对于淬火、烧焊过的模料，应该采用合金刀具加工，不宜采用高速钢刀具。
　　根据加工条件选择刀具过程中，在满足加工精度的条件下，应尽可能选用较大直径的刀具。
　　3.3.2 选择刀具形状
　　根据刀具的形状，常用的刀具有平头铣刀、圆鼻刀、球头铣刀等，其中平头铣刀主要用于平面、直纹面的粗、精加工;圆鼻刀主要用于粗加工：球头铣刀主要用于曲面精加工。根据零件的形状和加工的方法，粗加工选用直径为12的立铣刀，精加工选用直径为6的球刀。
　　3.3.3 加工参数确定
　　(1)主轴转速：根据公式n=1000V/兀D及常用切削速度的选用原则，粗加工时主轴转速n=1200r/min，精加工时主轴转速n=2500r/min。
　　(2)进给速度：粗加工时，为提高生产率，在工件质量得到保证的前提下，可选择较高的进给速度。而精加工时，为保证加工精度要求和表面粗糙度要求，应选取较小的进给速度。因此，粗加工F=200～300：精加工F=100～200。
　　(3)背吃刀量：粗加工的背吃刀量一般取刀具半径的1/5，因此XY为方向2.5mm左右，z方向则取1.5mm：精加工时，为保证工件表面质量，一般在深度方向的背吃刀量等于精加工余量。
　　3.4 加工工艺过程
　　(1)用Φ12立铣刀进行2D外形铣削粗加工，余留量为0.5
　　(2)用Φ12立铣刀进行挖槽式曲面粗加工，余留量为0.2
　　(3)用Φ6的球刀进行45°平行式曲面半精加工，余留量为0.05
　　(4)用Φ6的球刀进行45°平行式曲面精加工;
　　(5)实体切削验证：
　　(6)后置处理产生NC程序，把同一把刀作为同一条程序分别生成两条程序O1530和O1531，并保存为“.TXT”文本格式文件：
　　(7)程序修改后保存并传送到数控机床上。
　　4 工件的加工操作
　　4.1 刀具及工件的装夹
　　将主轴和工作台回复到零点位置，把Φ12立铣刀安装好，清理好工作台，然后用虎钳夹紧坯料。
　　4.2 分中对零设定G54工件坐标
　　(1)启动主轴，转速S600。
　　(2)X轴对中：选择手动模式，操作手轮，把刀具移到坯料的左边，降下主轴，移动工作台使刀具刚好碰到坯料后，升高主轴，把相对坐标X轴清零，然后在坯料的右边进行对刀。刀具刚好碰到坯料后，抬高主轴，此时X轴的相对坐标得到一个新值，操作手轮，将X轴移到该值的中间位置，然后X轴再次清零。这样完成了坯料x轴方向分中，找到了X轴方向的工件零点。
　　(3)Y轴对中：方法与X轴对中方法相同。
　　(4)Z轴对零：将刀具向下移动，碰到坯料顶面最低点时，停止移动主轴，将Z轴的相对坐标清零。
　　(5)此时相对坐标中X、Y、Z三轴的相对坐标值显示皆为O，表示刀尖位置处于零点位置。将此时的机械坐标系中的X、Y、Z坐标值记录下来并把它对应输入到G54工作坐标中，这样就设定好G54工作坐标。在MDI模式下输入G00 X0 YO Zl检验对刀的准确性。为了保证顶面加工后有加工余量，可将G54中的Z值减lmm，得到新的G54坐标。
　　4.3 粗加工
　　在程序模式下，将程序O1530调用出来，先进行程序校验，检验程序是否准确。然后将模式调到自动模式，把进给修调、快速修调调到50%，按下循环启动按钮。注意观察其运行是否正常，然后调整进给速度，机床自动执行完成粗加工。
　　4.4 精加工换刀并测量刀具长度补正值Z0
　　曲面精加工时，采用手动换刀，换一把Φ6的球刀进行半精加工和精加工。由于第二把刀的长度和第一把刀的装刀长度不同，也就是z轴的零点变化了，需要重新对零，但工件原来的零点已经被加工掉了，无法直接找回零点。那么我们可以采用间接找零的方法，即采用刀长补正的方法，获得第二把刀与第一把刀之间相差的长度，把它与G54工作坐标的z值比较，即可得到第二把刀的零点位置，注意长度的正负方向问题。将程序O1531调用出来，按照粗加工的操作方法完成零件的自动加工。
　　4.5 检验并分析
　　加工完毕后，检验零件的尺寸要素和表面质量是否达到了要求，分析加工工艺是否合理，对不合理的地方进行改进，从新修改CAM的工艺参数。
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