铣削加工工艺教案

铣削加工工艺教案（通用8篇）

铣削加工工艺教案 篇1

一．铣削用量三要素

铣削时的铣削用量由切削速度、进给量、背吃刀量(铣削深度)和侧吃刀量(铣削宽度)四要素组成。其铣削用量如下图所示。

a)在卧铣上铣平面 b)在立铣上铣平面

铣削运运及铣削用量

1、切削速度Vc即铣刀最大直径处的线速度，可由下式计Vcnπd 式中：

Vc —切削速度(m/min)d —铣刀直径（mm）；

n —铣刀每分钟转数（r/min）。

2、进给量ƒ，铣削时，工件在进给运动方向上相对刀具的移动量即为铣削时的进给量。由于铣刀为多刃刀具，计算时按单位时间不同，有以下三种度量方法。⑴每齿进给量ƒZ(mm/z)指铣刀每转过一个刀齿时，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转过一个刀齿，工件沿进给方向移动的距离），其单位为每齿mm/z。

⑵每转进给量ƒ，指铣刀每一转，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转，工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/r。

⑶每分钟进给量Vf又称进给速度，指工件对铣刀每分钟进给量（即每分钟工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/min。上述三者的关系为，Vf=fn=fzZn 式中Z—铣刀齿数

—铣刀每分钟转速（r/min），3、吃刀量(又称铣削深度ap)，铣削深度为平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸（切削层是指工件上正被刀刃切削着的那层金属），单位为mm。因周铣与端铣时相对于工件的方位不同，故铣削深度的标示也有所不同。

侧吃刀量(又称铣削宽度ae)，铣削宽度是垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，单位为mm。

4、铣削用量选择的原则

通常粗加工为了保证必要的刀具耐用度，应优先采用较大的侧吃刀量或背吃刀量，其次是加大进给量，最后才是根据刀具耐用度的要求选择适 宜的切削速度，这样选择是因为切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，侧吃刀量或背吃刀量影响最小；精加工时为减小工艺系统的弹性变形，首先考虑 较大的切削速度，其次考虑较小的进给量，同时为了抑制积屑瘤的产生。对于硬质合金铣刀应采用较高的切削速度，对高速钢铣刀应采用较低的切削速度，如铣削过程中不产生积屑瘤时，也应采用 较大的切削速度。最后才考虑合适的吃刀量。

二.切削层尺寸要素 1）切削厚度ac:相邻两刀齿主切削刃所形成的过渡表面之间的垂直距离。

2）切削宽度aw：铣刀主切削刃参加切削的长度。3）总切削面积Ac=ac.aw 三.铣削力的特点

1、特点：在铣削过程中由于铣削厚度不断变化，使得工件受力的大小方向也在变化。加工过程中铣削力的很不稳定，时刻在变化。一般情况下采取增加铣刀的齿数，使用斜齿代替支持等方法减少铣削力的对加工质量的影响。

2、措施：

1）将铣刀安装在离支撑点比较近的位置来增加刚性。2）铣削力较大时利用支架。

3）也可以通过增大铣刀齿数来增加铣削的稳定性。】 4）利用斜齿代替直尺。

5）利用方向相反的联合铣刀，减弱力的变化。

四.铣削方式

根据使用的铣刀不同可以分为周铣和端铣

1、周铣

1）概念：用刀齿分布在圆周表面的铣刀而进行铣削的方式叫做周铣。2）分类

①顺铣：切削刃处刀齿的线速度方向和工件的进给方向相同。②逆铣：切削刃处刀齿的线速度方向和工件的进给方向相反。3）特点

①顺铣：铣削过程中振动较小，进给量均匀，功率消耗小，刀具磨损小，易啃刀。

②逆铣：铣削过程中振动较大，铣削质量差，功率消耗小，刀具磨损小，易啃刀。

4）应用

一般情况下经常采用逆铣，一些铸件锻件等硬皮材料；当精加工的时候才去顺铣。

2、端铣

1）概念：用刀齿分布在圆柱端面上的铣刀而进行铣削的方式叫做端铣。2）分类：

①对称端铣：铣刀轴线偏置于铣削弧长的对称位置。

②不对称端铣：铣刀轴线偏置于铣削弧线的对称位置且逆铣部分大于顺铣部分。

3）应用

加工一些较窄零件的时候一般采取不对称铣，加工一些淬硬刚的时候用对称铣。但具体的要根据实际需要。

3、周铣和端铣的比较 与周铣相比，端铣铣平面时较为有利，因为：

⑴端铣刀的副切削刃对已加工表面有修光作用，能使粗糙度降低。周铣的工件表面则有波纹状残留面积。

⑵同时参加切削的端铣刀齿数较多，切削力的变化程度较小，因此工作时振动较周铣为小。

⑶端铣刀的主切削刃刚接触工件时，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨损。⑷端铣刀的刀杆伸出较短，刚性好，刀杆不易变形，可用较大的切削用量。由此可见，端铣法的加工质量较好，生产率较高。所以铣削平面大多采用端铣。但是，周铣对加工各种形面的适应性较广，而有些形面（如成形面等）则不能用端铣。

铣削加工工艺教案 篇2

研究零件的被加工表面是否适合于数控铣床加工, 被加工表面是否太厚, 内转接圆弧R是否太小。如图1所示, 当R小于0.2H (H为被加工内轮廓面的最大高度) 时, 其加工的工艺性不好。即刀具被迫采用小直径的使其刚性变差, 需要采用多次分层切削加工。当被加工表面的凹圆弧尺寸较多时, 应该尽量统一, 以减小使用的铣刀的数量, 保证零件表面光滑。否则, 在进行切削的时候, 在接刀处会留下较多的刀痕, 最终影响了表面的加工质量。零件被加工的底面与侧面相交处的圆角半径是否太大, 如图2所示, 当刀具圆角半径r越大时, 铣刀端刃铣削平面的能力就越差, 效率也就越低, 应该尽量的避免。

2 装夹方案的确定

2.1 定位基准的选择

在选择定位基准时, 应该减小装夹的次数, 尽量做到在一次安装中能够把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要铣削加工的表面或者孔作为定位基准。对于薄壁的零件, 选择的定位基准应该有利于提高加工的刚性, 以减小切削变形。并且定位基准应该和设计基准重合以减小定位误差对尺寸精度的影响。

2.2 夹具的选择

在选择夹具的时候有两个基本的要求。一是:要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对的固定;二是:要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。

3 数控加工刀具的选择

刀具的选择是数控加工工艺中的主要内容之一, 不仅影响机床的加工效率, 而且直接影响加工的质量。数控机床在选用刀具时, 通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。合理选择切削用量: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。

4 切削液的选择

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。

5 进给路线的确定

铣削加工路线的确定原则主要有以下的几点: (1) 加工的路线应该保证零件的加工精度和表面粗糙度, 且效率要高。 (2) 使数字简单, 以减少编程工作量。 (3) 应该使加工路线最短, 这样即可以减少程序段, 有可以减少空刀的时间。除了上述的三点之外, 在确定加工路线时, 还有考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况, 确定一次走刀, 还是多次走刀来完成加工, 以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。

6 工序的划分

6.1 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。

6.2 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。

6.3 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。

6.4 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。

7 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。

参考文献

[1]杨江河, 余云龙.现代数控铣削技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.9.

高进给铣削加工工艺研究 篇3

关键词：加工效率；刀具；切削力；进给量

中图分类号：TG54 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0017-02

1 金属切削加工工艺

在探讨如何提高加工效率的时候，金属切削加工工艺首先研究的对象是金属切削的切削三要素，即切削速度、切削深度、进给量，对于这三个加工要素来说，切削速度对刀具的加工寿命影响最大，当切削速度提高20%，则刀具寿命将下降50%，同时因工件材料的强度、硬度等性能参数的限制，切削速度可提高的幅度不大，且提高切削速度也会增加切削功率，而加大切深度切削方案前面也进行了分析，因此为提高加工效率，我们把主要的研究对象放到进给量上。

2 进给量

2.1 与进给量有关的刀具参数

如何提高进给量，而不增加切削力和切削功率？针对这个问题对进给量进行分析，进给量是切削刃在每个旋转单位下切削刃相对工件所移动的距离，进给量的大小直接影响刀具切削截面的大小，与进给量有关的刀具参数，如图1所示。

金属切削材料切削截面上所能承载单位面积的受力大小决定了刀片寿命的长短，每一片刀片被制造出来后，其单位面积下所能承受受力大小也就确定了，将刀片所能承受的单位面积下的力转换成进给量就是刀片的允许平均铁屑厚度，平均铁屑厚代表着每个刀片能够承受的进给量大小。

2.2 大进给铣削原理

一般情况下当铣刀的切削宽度与刀盘直径相等的情况下，平均铁屑厚度就等于进给量，当切削刀具的主偏角减小时，铁屑的厚度h就会相应减小，如图2所示，此时铁屑厚度h值小于刀片允许的平均铁屑厚度，这样为了使刀片更有效地被利用，则可以选铁屑厚度h和刀片允许的相等，这样就可以使用更大的进给量f值了，这就是大进给铣刀的基本原理。

大进给铣削原理是基于用小的主偏角和小的切削深度实现平均铁屑厚度的减小，从而提高进给量，故此所有的大进给加工都需要小的主偏角。切屑的厚度随着主偏角的减小而减小，为了避免铁屑过薄而影响加工表面质量，当进给量小于刀片刃口的倒钝圆弧半径，工件的加工表面形成时就不会进行切削而是碾压，从而使已加工表面被碾压造成表面质量下降或工件材料表面形成过大的冷做硬化层而影响工件的使用效果，见图3分析，已加工表面是经过多次复杂的变形而形成的。切削刃刃尖角为Rn时，切削层在刃口钝圆部分O点处存在复杂的应力状态，切削层的金属经剪切滑移沿刀具的前刀面流出形成铁屑，O点下薄薄的一层金属гhd不能沿OM进行剪切，而是被推挤压入工件的已加工表面，这部分金属首先受到压应力，当切削后刀面BE滑过挤压面后，工件已加工表面的压力消失，工件产生弹性回弹，回弹值гh小于压缩值гhd，这是已加工表面由于受到刀片后刀面的摩擦、拉伸的作用而产生内应力，内应力的大小和切削深度Ap的大小有关，如Ap→гhd值时，工件已加工表面的内应力最大，因此表面会形成一个冷作硬化层（加工硬化层），其硬度比工件高1-2倍，硬化层表面常常会出现细微裂纹，且表面粗糙度值较大，工件材料的疲劳强度也相应较低，从而影响工件的尺寸和形状的稳定性。

故此需要提高进给量从而避免切削过薄。在使用大进给铣刀的时候要确保足够大的进给，以便得到合适的切屑厚度和加工性能。

2.3 大进给加工理论依据

高进给铣削时，需要提高进给量的部分都在刀具的前刀刃，而当刀具的主偏角等于90 和主偏角等于15 时，铁屑厚度相等的情况下，刀具的进给量可以放大3.86倍。

一般情况下，刀片的最大进给量约等于刀尖圆弧半径的0.5倍，当主偏角等于90 时，此时进给量和铁屑厚度与进给量相等，当主偏角等于45 时，进给量约等于1.415倍的铁屑厚度，即≈0.849 mm，当主偏角等于15 时，此时进给量约等于3.86倍的铁屑厚度，即≈2.318 mm，如图4所示，这就是大进给加工理论依据。

2.4 大进给铣削的特点

大进给铣削的特点是：较小的切削深度，较大的进给量。从加工受力方向上进行分析，它与传统的铣削加工方式比较，综合切削力的方向（主切削力、进给力、切向力的合成力方向）更接近刀体回转中心线，即切削加工刃所产生的径向抗力的大部分分力是轴向力，而传统的加工方式，切削综合力的方向与回转中心线之间所形成的角度较大（在45 ～90 之间），如图5所示，这样大进给铣削方式相对传统的铣削方式，加工的稳定性和抗震动能力都得到有效的提高。

在铣削加工过程中为满足工件形状或工件夹具的要求，往往需要刀具有一定的悬伸，而传统的铣削方式因径向力较大会影响加工刀具的悬伸长度。一般钢制品的刀杆在悬伸与直径之比等于4的时候，就很难抑制切削力而产生的扭曲和挠度而出现加工震动问题。大进给铣削加工方式与传统铣削方式（主偏角为90 ）相比，以悬伸长径比L/d=4为校核依据分析，如图6所示。此时悬伸轴的扭曲角度为φ，挠度为y，由此得到公式③和④：

综合上述计算分析，对铣削刀具切削前角的平衡设计，如图7所示。目前大进给铣刀的最大的长径比达到10 D。

大进给铣刀实际加工应用过程中，加工效率和金属去除率得到了有效地提高，直径为66 mm的铣刀加工案例，见表1。

表中：Vf为进给速度，Vc为切削速度，Q为金属去除率。

3 结 语

在这个例子中，虽然传统铣刀的切削深度比大进给铣刀大3倍，但大进给铣刀的金属去除率却是传统铣刀的3倍，在大多数的情况下，我们使用相对较低的切削速度，这样刀具切削所产生的切削热度相对较低，对刀具的寿命提高有较大的帮助，这样就会降低刀具的成本，并高效地达成加工的目的。

参考文献：

[1] 刘党生.金属切削原理与刀具[M].北京：北京理工大学出社，2009.

模具高速铣削加工技术概述 篇4

在现代模具生产中，随着对塑件的美观度及功能要求得越来越高，塑件内部结构设计得越来越复杂，模具的外形设计也日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，相应的模具结构也设计得越来越复杂，这些都对模具加工技术提出了更高要求，不仅应保证高的制造精度和表面质量，而且要追求加工表面的美观。随着对高速加工技术研究的不断深入，尤其在加工机床、数控系统、刀具系统、CAD/CAM软件等相关技术不断发展的推动下，高速加工技术已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。

数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。相对于传统的切削加工，其切削速度、进给速度有了很大的提高，而且切削机理也不相同。高速切削使切削加工发生了本质性的飞跃，其单位功率的金属切除率提高了30%~40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，留于工件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加了，切削时间减少了，加工效率提高了，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。同时，高速加工的小量快进使切削力减少了，切屑的高速排出减少了工件的切削力和热应力变形，提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低，转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感，由此降低了表面粗糙度。在模具的高淬硬钢件(HRC45~HRC65)的加工过程中，采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序，从而避免了电极的制造和费时的电加工，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。对于一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削也可顺利完成，而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。

高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响，改变了传统模具加工采用的“退火→铣削加工→热处理→磨削”或“电火花加工→手工打磨、抛光”等复杂冗长的工艺流程，甚至可用高速切削加工替代原来的全部工序。高速加工技术除可应用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外，在EDM电极加工、快速样件制造等方面也得到了广泛应用。大量生产实践表明，应用高速切削技术可节省模具后续加工中约80%的手工研磨时间，节约加工成本费用近30%，模具表面加工精度可达1 m，刀具切削效率可提高1倍。

二、高速铣削加工机床

高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一，它随着CNC技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。由于模具加工的特殊性以及高速加工技术的自身特点，对模具高速加工的相关技术及工艺系统(加工机床、数控系统、刀具等)提出了比传统模具加工更高的要求。

1. 高稳定性的机床支撑部件

高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳的阻尼特性。大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料，有的机床公司还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和热稳定性，这不但可保证机床精度稳定，也可防止切削时刀具振颤。采用封闭式床身设计，整体铸造床身，对称床身结构并配有密布的加强筋等也是提高机床稳定性的重要措施。一些机床公司的研发部门在设计过程中，还采用模态分析和有限元结构计算等，优化了结构，使机床支撑部件更加稳定可靠。

2. 机床主轴

高速机床的主轴性能是实现高速切削加工的重要条件。高速切削机床主轴的转速范围为10000~100000m/min，主轴功率大于15kW。通过主轴压缩空气或冷却系统控制刀柄和主轴间的轴向间隙不大于0.005mm。还要求主轴具有快速升速、在指定位置快速准停的性能(即具有极高的角加减速度)，因此高速主轴常采用液体静压轴承式、空气静压轴承式、热压氮化硅(Si3N4)陶瓷轴承磁悬浮轴承式等结构形式。润滑多采用油气润滑、喷射润滑等技术。主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷。

3. 机床驱动系统

为满足模具高速加工的需要，高速加工机床的驱动系统应具有下列特性：

(1) 高的进给速度。研究表明，对于小直径刀具，提高转速和每齿进给量有利于降低刀具磨损。目前常用的进给速度范围为20~30m/min，如采用大导程滚珠丝杠传动，进给速度可达60m/min;采用直线电机则可使进给速度达到120m/min。

(2)高的加速度。对三维复杂曲面廓形的高速加工要求驱动系统具有良好的加速度特性，要求提供高速进给的驱动器(快进速度约40m/min，3D轮廓加工速度为10m/min)，能够提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和减速度。

机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。随着电机技术的发展，先进的直线电动机已经问世，并成功应用于CNC机床。先进的直线电动机驱动使CNC机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题，加快了伺服响应速度，提高了伺服控制精度和机床加工精度。

4. 数控系统

先进的数控系统是保证模具复杂曲面高速加工质量和效率的关键因素，模具高速切削加工对数控系统的基本要求为：

(1) 高速的数字控制回路(Digital control loop)，包括：32位或64位并行处理器及1.5Gb以上的硬盘;极短的直线电机采样时间

(2)速度和加速度的前馈控制(Feed forward control);数字驱动系统的爬行控制(Jerk control)。

(3) 先进的插补方法( 基于NURBS的样条插补)，以获得良好的表面质量、精确的尺寸和高的几何精度。

(4)预处理(Look-ahead)功能。要求具有大容量缓冲寄存器，可预先阅读和检查多个程序段(如DMG机床可多达500个程序段，Simens系统可达1000~个程序段)，以便在被加工表面形状(曲率)发生变化时可及时采取改变进给速度等措施以避免过切等。

(5)误差补偿功能，包括因直线电机、主轴等发热导致的热误差补偿、象限误差补偿、测量系统误差补偿等功能。 此外，模具高速切削加工对数据传输速度的要求也很高。

(6) 传统的数据接口， 如RS232串行口的传输速度为19.2kb，而许多先进的加工中心均已采用以太局域网(Ethernet)进行数据传输，速度可达200kb。

5. 冷却润滑

高速加工采用带涂层的硬质合金刀具，在高速、高温的情况下不用切削液，切削效率更高。这是因为：铣削主轴高速旋转，切削液若要达到切削区，首先要克服极大的离心力;即使它克服了离心力进入切削区，也可能由于切削区的高温而立即蒸发，冷却效果很小甚至没有;同时切削液会使刀具刃部的温度激烈变化，容易导致裂纹的产生，所以要采用油/气冷却润滑的干式切削方式。这种方式可以用高压气体迅速吹走切削区产生的切削，从而将大量的切削热带走，同时经雾化的润滑油可以在刀具刃部和工件表面形成一层极薄的微观保护膜，可有效地延长刀具寿命并提高零件的表面质量。

三、高速切削加工的刀柄和刀具

由于高速切削加工时离心力和振动的影响，要求刀具具有很高的几何精度和装夹重复定位精度以及很高的刚度和高速动平衡的安全可靠性。由于高速切削加工时较大的离心力和振动等特点，传统的7:24锥度刀柄系统在进行高速切削时表现出明显的刚性不足、重复定位精度不高、轴向尺寸不稳定等缺陷，主轴的膨胀引起刀具及夹紧机构质心的偏离，影响刀具的动平衡能力。目前应用较多的是HSK高速刀柄和国外现今流行的热胀冷缩紧固式刀柄。热胀冷缩紧固式刀柄有加热系统，刀柄一般都采用锥部与主轴端面同时接触，其刚性较好，但是刀具可换性较差，一个刀柄只能安装一种连接直径的刀具。由于此类加热系统比较昂贵，在初期时采用 HSK类的刀柄系统即可。当企业的高速机床数量超过3台以上时，采用热胀冷缩紧固式刀柄比较合适。

刀具是高速切削加工中最活跃重要的因素之一，它直接影响着加工效率、制造成本和产品的加工精度。刀具在高速加工过程中要承受高温、高压、摩擦、冲击和振动等载荷，高速切削刀具应具有良好的机械性能和热稳定性，即具有良好的抗冲击、耐磨损和抗热疲劳的特性。高速切削加工的刀具技术发展速度很快，应用较多的如金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷刀具、涂层硬质合金、(碳)氮化钛硬质合金TIC(N)等。

在加工铸铁和合金钢的切削刀具中，硬质合金是最常用的刀具材料。硬质合金刀具耐磨性好，但硬度比立方氮化硼和陶瓷低。为提高硬度和表面光洁度，采用刀具涂层技术，涂层材料为氮化钛(TiN)、氮化铝钛(TiALN)等。涂层技术使涂层由单一涂层发展为多层、多种涂层材料的涂层，已成为提高高速切削能力的关键技术之一，

直径在10~40mm范围内，且有碳氮化钛涂层的硬质合金刀片能够加工洛氏硬度小于42的材料，而氮化钛铝涂层的刀具能够加工洛氏硬度为42 甚至更高的材料。高速切削钢材时，刀具材料应选用热硬性和疲劳强度高的P类硬质合金、涂层硬质合金、立方氮化硼(CBN)与CBN复合刀具材料(WBN)等。切削铸铁，应选用细晶粒的K类硬质合金进行粗加工，选用复合氮化硅陶瓷或聚晶立方氮化硼(PCNB)复合刀具进行精加工。精密加工有色金属或非金属材料时，应选用聚晶金刚石PCD或CVD金刚石涂层刀具。选择切削参数时，针对圆刀片和球头铣刀，应注意有效直径的概念。高速铣削刀具应按动平衡设计制造。刀具的前角比常规刀具的前角要小，后角略大。主副切削刃连接处应修圆或导角，来增大刀尖角，防止刀尖处热磨损。应加大刀尖附近的切削刃长度和刀具材料体积，提高刀具刚性。在保证安全和满足加工要求的条件下，刀具悬伸尽可能短，刀体中央韧性要好。刀柄要比刀具直径粗壮，连接柄呈倒锥状，以增加其刚性。尽量在刀具及刀具系统中央留有冷却液孔。球头立铣刀要考虑有效切削长度，刃口要尽量短，两螺旋槽球头立铣刀通常用于粗铣复杂曲面，四螺旋槽球头立铣刀通常用于精铣复杂曲面。

四、模具高速加工工艺及策略

高速加工包括以去除余量为目的的粗加工、残留粗加工，以及以获取高质量的加工表面及细微结构为目的的半精加工、精加工和镜面加工等。

1. 粗加工

模具粗加工的主要目标是追求单位时间内的材料去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓。高速加工中的粗加工所应采取的工艺方案是高切削速度、高进给率和小切削用量的组合。等高加工方式是众多CAM软件普遍采用的一种加工方式。应用较多的是螺旋等高和等Z轴等高两种方式，也就是在加工区域仅一次进刀，在不抬刀的情况下生成连续光滑的刀具路径，进、退刀方式采用圆弧切入、切出。螺旋等高方式的特点是，没有等高层之间的刀路移动，可避免频繁抬刀、进刀对零件表面质量的影响及机械设备不必要的耗损。对陡峭和平坦区域分别处理，计算适合等高及适合使用类似3D偏置的区域，并且可以使用螺旋方式，在很少抬刀的情况下生成优化的刀具路径，获得更好的表面质量。在高速加工中，一定要采取圆弧切入、切出连接方式，以及拐角处圆弧过渡，避免突然改变刀具进给方向，禁止使用直接下刀的连接方式，避免将刀具埋入工件。加工模具型腔时，应避免刀具垂直插入工件，而应采用倾斜下刀方式(常用倾斜角为20°~30°)，最好采用螺旋式下刀以降低刀具载荷。加工模具型芯时，应尽量先从工件外部下刀然后水平切入工件。刀具切入、切出工件时应尽可能采用倾斜式(或圆弧式)切入、切出，避免垂直切入、切出。采用攀爬式切削可降低切削热，减小刀具受力和加工硬化程度，提高加工质量。

2. 半精加工

模具半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀，这对于工具钢模具尤为重要，因为它将影响精加工时刀具切削层面积的变化及刀具载荷的变化，从而影响切削过程的稳定性及精加工表面质量。

粗加工是基于体积模型，精加工则是基于面模型。以前开发的CAD/CAM系统对零件的几何描述是不连续的，由于没有描述粗加工后、精加工前加工模型的中间信息，故粗加工表面的剩余加工余量分布及最大剩余加工余量均是未知的。因此应对半精加工策略进行优化以保证半精加工后工件表面具有均匀的剩余加工余量。优化过程包括：粗加工后轮廓的计算、最大剩余加工余量的计算、最大允许加工余量的确定、对剩余加工余量大于最大允许加工余量的型面分区(如凹槽、拐角等过渡半径小于粗加工刀具半径的区域)以及半精加工时刀心轨迹的计算等。

现有的模具高速加工C A D /CAM软件大都具备剩余加工余量分析功能，并能根据剩余加工余量的大小及分布情况采用合理的半精加工策略。如MasterCAM软件提供了束状铣削 (Pencil milling)和剩余铣削(Rest milling)等方法来清除粗加工后剩余加工余量较大的角落以保证后续工序均匀的加工余量。

3. 精加工

模具的高速精加工策略取决于刀具与工件的接触点，而刀具与工件的接触点随着加工表面的曲面斜率和刀具有效半径的变化而变化。对于由多个曲面组合而成的复杂曲面加工，应尽可能在一个工序中进行连续加工，而不是对各个曲面分别进行加工，以减少抬刀、下刀的次数。然而，由于加工中表面斜率的变化，如果只定义加工的侧吃刀量(Step over)，就可能造成在斜率不同的表面上实际步距不均匀，从而影响加工质量。

一般情况下，精加工曲面的曲率半径应大于刀具半径的1.5倍，以避免进给方向的突然转变。在模具的高速精加工中，在每次切入、切出工件时，进给方向的改变应尽量采用圆弧或曲线转接，避免采用直线转接，以保持切削过程的平稳性。

高速精加工策略包括三维偏置、等高精加工和最佳等高精加工、螺旋等高精加工等策略。这些策略可保证切削过程光顺、稳定，确保能快速切除工件上的材料，得到高精度、光滑的切削表面。精加工的基本要求是要获得很高的精度、光滑的零件表面质量，轻松实现精细区域的加工，如小的圆角、沟槽等。对许多形状来说，精加工最有效的策略是使用三维螺旋策略。使用这种策略可避免使用平行策略和偏置精加工策略中会出现的频繁的方向改变，从而提高加工速度，减少刀具磨损。这个策略可以在很少抬刀的情况下生成连续光滑的刀具路径。这种加工技术综合了螺旋加工和等高加工策略的优点，刀具负荷更稳定，提刀次数更少，可缩短加工时间，减小刀具损坏机率。它还可以改善加工表面质量，最大限地减小精加工后手工打磨的需要。在许多场合需要将陡峭区域的等高精加工和平坦区域三维等距精加工方法结合起来使用。

数控编程也要考虑几何设计和工艺安排，在使用CAM系统进行高速加工数控编程时，除刀具和加工参数根据具体情况选择外，加工方法的选择和采用的编程策略就成为了关键。一名出色的使用CAD/CAM工作站的编程工程师应该同时也是一名合格的设计与工艺师，他应对零件的几何结构有一个正确的理解，具备对于理想工序安排以及合理刀具轨迹设计的知识和概念。

五、高速切削数控编程

高速铣削加工对数控编程系统的要求越来越高，价格昂贵的高速加工设备对软件提出了更高的安全性和有效性要求。高速切削有着比传统切削特殊的工艺要求，除了要有高速切削机床和高速切削刀具外，具有合适的CAM编程软件也是至关重要的。数控加工的数控指令包含了所有的工艺过程，一个优秀的高速加工 CAM编程系统应具有很高的计算速度、较强的插补功能、全程自动过切检查及处理能力、自动刀柄与夹具干涉检查、进给率优化处理功能、待加工轨迹监控功能、刀具轨迹编辑优化功能和加工残余分析功能等。高速切削编程首先要注意加工方法的安全性和有效性;其次，要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命;最后，要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。

1. CAM系统应具有很高的计算编程速度

高速加工中采用非常小的进给量与切深，其NC程序比对传统数控加工程序要大得多，因而要求软件计算速度要快，以节省刀具轨迹编辑和优化编程的时间。

2. 全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查能力

高速加工以传统加工近10倍的切削速度进行加工，一旦发生过切对机床、产品和刀具将产生灾难性的后果，所以要求其CAM系统必须具有全程自动防过切处理的能力及自动刀柄与夹具干涉检查、绕避功能。系统能够自动提示最短夹持刀具长度，并自动进行刀具干涉检查。

3. 丰富的高速切削刀具轨迹策略

高速加工对加工工艺走刀方式比传统方式有着特殊要求，为了能够确保最大的切削效率，又保证在高速切削时加工的安全性，CAM系统应能根据加工瞬时余量的大小自动对进给率进行优化处理，能自动进行刀具轨迹编辑优化、加工残余分析并对待加工轨迹监控，以确保高速加工刀具受力状态的平稳性，提高刀具的使用寿命。

采用高速加工设备之后，对编程人员的需求量将会增加，因高速加工工艺要求严格，过切保护更加重要，故需花多的时间对NC指令进行仿真检验。一般情况下，高速加工编程时间比一般加工编程时间要长得多。为了保证高速加工设备足够的使用率，需配置更多的CAM人员。现有的CAM软件，如PowerMILL、 MasterCAM、UnigraphicsNX、Cimatron等都提供了相关功能的高速铣削刀具轨迹策略。

六、结束语

《数控铣削》实习教案XYC 篇5

课题一 数控铣床概述

一、目的和要求

1．数控铣床的工作原理和有关组成部分的作用、种类 2．铣刀类型、加工零件形状，安全问题

二、时间：50 分钟

三、授课内容

数控铣床和加工中心是一类很重要的数控机床，在 数控机床领域 所占比重最大，在航空航天、汽车制造、一般机械加工和模具制造业 中应用非常广泛。普通数控机床与加工中心的主要区别在于：普通数 控铣床没有刀库和自动换刀功能，而 铣床加工中心本质上就是带有刀

库且具有自动换刀功能的数控铣床。普 通数控铣床一般可以三坐标联

动，用于各类复杂的平面、曲面和壳体类零件的加工，如各种模具、样板、凸轮和连杆等。1．数控铣机床结构特点

数控铣削机床从结构上有立式、卧式和万能式三种结构。立式结构的铣床一般适宜盘、套、板类零件，可对上表面进行铣、钻、扩、镗、锪、攻螺纹等工序以及侧面的轮廓加工。2．数控铣削加工特点

①广泛的适应性、高的灵活性，能加工轮廓形状特别复杂或难以 控制尺寸的零件； ②精度高、质量稳定； ③生产效率高；

④减轻劳动强度、改善劳动条件； ⑤综合经济效益好。

3．数控铣削的工作过程及组成： 4．数控铣削工作原理

首先根据零件图样，结合工艺进行程序编制，然后通过键盘或其 它输入设备输入，送入数控系统后再经过调试、修改，最后把它储存 起来。数控铣床加工零件时，根据所储存的程序，由数控装置控制机 床执行机构的各个动作（如机床主运动的变速、起停，进给运动的方 向、速度和位移大小等等），使刀具与工件及其它辅助装置严格地按 照数控程序规定的顺序、路径和参数进行加工，从而加工出满足给定 技术要求的零件。5．铣床加工范围

铣床加工范围很广，主要用来加工各类平面、沟槽、成形面、螺 旋槽、齿轮和其它特殊形面，也可以进行钻孔、铰孔、镗孔。1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点 零件 图纸 程序 介质 输入输出 装置 数控装置 编程

机床主、进给、辅助运动机构 伺服装置 辅助装置

相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用 两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀，如图所示：

2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一 般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图所示： 3）铣小平面或台阶面时，一般采用通用铣刀。

4）铣 键槽时，为 了保证槽的槽的尺寸精度，一 般用两刃键槽铣刀。6．数控铣实习的评分标准(1)实践操作（60 分）a.工艺 15 分 b.编程 15 分 c.传输 15 分 d．加工 15 分(2)实习报告（10 分）(3)出勤（6 分）(4)安全文明生产（4 分）课题二 基本编程指令

一、教学要求

1．熟悉数控编程的基本指令

2．掌握并能正确运用数控基本指令进行编程

二、时间：50 分钟

三、授课内容

1、数控铣床编程定义

在数控机床上加工零件时，要把零件的全部工艺过程，工艺参数 及其它辅助动作，按动作顺序，根据数控机床规定的指令格式编写加 工程序，记录于控制介质，然后输入数控装置，从而指挥机床。这种 将从零件图纸到获得数控机床所需的控制介质的全过程，称 为程序编 制即编程。

2、程序结构

3、编程常用指令

现将华中数控 世纪星铣削数控系统的基本功能和常用指令的编 程格式，归纳如下： 铣床代码 代 码

功 能 编 程 格 式 应用举例 G17 XY平面选择 G18 ZX平面选择 G19 YZ平面选择 G90 绝对值编程 G91 增量值编程

G00 快速定位 G00 X_Y_Z_ G01 直线插补 G01 X _Y_Z_ F_ 刀具从起点 O 快速定位于 A，沿 AB 切削至 B G90 编程

N05G17 G90 G00 X20 Y15 N10 G01 X40 Y45 F800 G91 编程

N05 G17 G90 G00 X20 Y15 N10 G91 G01 X20 Y30 F800 G02 顺圆插补 G03 逆圆插补 圆弧 a（劣弧）

G90 G02 X0 Y30 R30 F300 G90 G02 X0 Y30 I30 J0 F300 圆弧 b（优弧）G90 G02 X0 Y30 R30 F300 G90 G02 X0 Y30 I0 J30 F300 F 进给速度 S 主轴转速 G54 ～ G59 6 个可预设的 工件坐标系 M02 程序结束 M03 主轴正转起 动

M05 主轴停止转 动

M30 程序结束并 返回程序起 点 0 a b 起点 终点 B A 45 0 20 40 15

4、用基本编程指令编程举例 1． 刻绘作品： ％1111 N10 G17 G90 G54 G00 X0 Y0 Z50 N20 M03 S800 N30 G00 X15 Y15 N40 G01 Z0.1 F800 N50 G01 X15 Y55 N60 G01 X45 Y55 N70 G02 X45 Y35 R10 N80 G02 X45 Y15 R10 N90 G01 X15 Y15 N100 G01 X15 Y35 N110 G01 X45 Y35 N120 G00 Z10 N130 G00 X70 Y55 N140 G01 Z0.1 N150 G01 X70 Y15 N160 G03 X110 Y15 R90 N170 G01 X110 Y55 N180 G00 Z50 N190 G00 X0 Y 0 N200 M05 N210 M02 % 课题三 程序的输入和模拟

一、目的要求

1．了解程序的输入过程及模拟步骤

2．在熟练掌握控制面板的基础上能够完成程序的输入和模拟

二、工具

教材、数控机床设备

三、授课时间：10 分钟

四、授课内容 1． 传输程序 步骤一：

在主菜单下按“ F7”“DNC 通讯”按钮，系统提示“串口通 讯将退出系统，继续吗（Y/N）?Y”,选择 MDI 键盘中的“Y” 按钮，系统显示“等待客户端指令„„退出系统请按 X 键”； 步骤二：

双击计算机桌面的“COM.EXE”图标，打开“华中数控串口 通讯软件”，选择“发送 G 代码”，在对话框中按照路径选择 程序，用鼠标双击或单击选择“打开”即可发送文件；此时 系统处于“正在接收数据„„，停止接收请按 I 键”； 当全部 数据接收完后，界面下方的状态栏将显示出接收到的文件数 和字节数。按照系统提示退出 DNC 软件。

2、校验程序 步骤一：

在主菜单下按“ F1”“程序”按钮，进入程序子菜单，按下“F1” “选择程序”按钮，运用▲、▼键移动光标选择需要校验的程序，按下“Enter”按钮； 步骤二：

在“手动”运行方式下，按一下“机床锁住”按键（指示灯亮）。※ 注意：“ 机床锁住”键在自动方式下按压无效。步骤三：

按“ F9”“显示切换”按钮，选择“当前加工程序的图形显示方 式”界面，按下“ F5”“程序校验”按钮，再“ 自动”按钮，选择“循环启动”绿色键即可直观地查看加工程序的图形； 步骤四：

若程序错误，会得到提示“出错：程序第 X 行――XX 错”，按 下“ F10”“返回”按钮，选择“ F2”“编辑程序”按钮，运用 ▲、▼键移动光标选择需要修改的行；运用►◄键移动光标到出 错地方，运用“BS”按键消除错误字母，输入正确字母或数字，再按下“ F4”“保存程序”按钮，用“Enter”键确定，然后返回 进行再一次的校验，直到运行无误为止。附简化步骤表： 传输：

“DNC/通讯/F7”— —提示“ 串口通讯将退出系统，是 否继续„ [Y/N]”

选择“Y”,系统处于“等待客户端指令„退出请按 X”状态——打开 计算机桌面上“COM.EXE”图标——“发送 G 代码”按照路径选定 文件——等“正在接收数据„ „”转换为“等待客户端指令„退出 请按 X”时——“X” 校验与编辑：

切换到模拟界面——“F1 程序”——“F1 选择程序”——“Enter” ——“手动”——“机床锁住”——“校验”——“自动”——“循 环启动”（若出现错误，进入“F5 程序编辑”“F4 程序保存”再校验

课题四 数控铣床的操作方法及步骤

一、目的要求

1.了解数控铣床的操作方法及步骤；

2．熟练掌握并能正确完成对刀过程及工件坐标系的输入； 3.学生需完成两件规定图形的零件加工及一件创新零件的加工。

二、工具

数控铣床设备、寻边器、雕刻刀、键槽铣刀等。

三、授课时间：15 分钟

四、授课内容

华中数控 世纪星 操__________作过程 1.机床上电

开启电源——“电源开”—— “急停”（顺时针旋转右上角的“急停”按钮）2．返回参考点

“回参考点”—— “+Z”（等待“+Z”按键内的指示灯亮）—— “+X”、“ ＋

Y”（等待指示灯亮）—— “手动”—— “－Z”、“ －X”、“ －Y”(使工作 台处于相对平衡状态)3．对刀

“主轴正转”—— “增量”（运用手轮对刀，分别记下机床坐标的X、Y、Z 值）——

“ F5 设置”——“ F1 坐标系设定”，将记录的 X、Y、Z 值输入 G54 中；——

“ F10 返回”—— “ F10 返回”——“ F3 MDI”，输入 G54——“自动”—

—“循环启动”，工件坐标零点改变为对刀后的数值。4．程序传输、校验与编辑（略）5．正式加工 “自动”—— “循环启动” 6．关机

“急停”(按下“急停”即可)——“电源关”——关闭电源 数控铣床（机械类）2.5 天教学进程表 第一天

时间 教学内容 地点 8:00~9:00 数控铣床概述：

数控机床分类及其结构、铣刀类型、加工零件形状，安全问题 数控铣车间

9:00~10:00 数控铣床编程规则、程序结构、编程指令： G00/G01/G02/G03/G90/G91/M30/M02 /M03/M04/M05/G17/G18/G19/S/F/G54~G59 多媒体教室

10:00~11:40 学生熟悉CAD 软件、设计零件图 机房 13:00~16:20 学生绘制CAD 图形 机房 16:20~16:40 打扫卫生 数控铣车间 第二天

时间 教学内容 地点 8:00~11:40 编写程序 机房

13:00~15:00 程序的仿真、输入和校验，填写实习报告 数控铣车间 15:00~16:20 数控铣床加工零件的操作方法、步 骤及安全操作规 程：机床的开启、回零、对刀等，理解 G54 的概 念，熟悉操作面板。数控铣车间

16:20~16:40 打扫卫生 数控铣车间 第三天上午 时间 教学内容 地点

8:00~11:40 在教师指导下进行零件的正式加工 数控铣车间 数控铣床（非机类）1.5 天教学进程表 第一天

时间 教学内容 地点 8:00~9:0 0 数控铣床概述：

数控铣床的工作原理和有关组成部分的作用、铣刀类型、加 工零件形状，安全问题； 数控铣车间 9:00~10: 00 数控铣床编程规则、程序结构、编程指令 ： G00/G01/G02/G03/G90/G91/M30/M02 /M03/M04/M05/G17/G18/G19S/F/G54~G59 多媒体教室 10:00~11 :40 学生设计零件图 机房 13:00~16 :20 学生手工绘制零件图形，编写程序，输入计算机，程序仿真，填写实习报告 机房 16:20~16 :40 打扫卫生 数控铣车间 第二天上午 时间 教学内容 地点

8:00~11:00 程序的输入和校验；

数控铣床加工零件的操作方法、步骤及安全操作规程 数控铣车间

电缆加工工艺要点 篇6

【关键词】热缩型电缆头;工艺要求

一、引言

聚氯乙烯电缆和交联聚乙烯电缆具有良好的电绝缘性能和较高的热稳定性，在工程中得到日益广泛的应用。电缆包括电缆终端头和电缆中间对接头。交联电缆头制作方式主要有两类：绕包型和热缩型。绕包型于60年代从国外引进，热缩型于80年代从国外引进。

绕包型电缆头在整体密封性、耐大气老化性、使用寿命等方面，远不及热缩型，已经被淘汰。故而笔者将热缩型交联电缆头工艺要点作一浅析。

二、热缩型交联电缆头工艺要点分析

电缆头是电缆线路的薄弱环节，也是电缆线路易发故障的部位，要依据现实情况，分析电缆头工艺要点。

1.环境要求

热缩型电缆头安装说明书中规定，热缩型电缆头的安装环境温度应在0℃以上，相对湿度70%以下，当温度低湿度大时，电缆表面应适当加热。在低温高湿环境下加热缩套管时，套管内温度急剧上升，相应的饱和水汽压增大，与扔处在较低环境温度中的电缆形成较大的温差。

馆内温度较高的气体遇到较冷的电缆表面，温度就会迅速下降，饱和水汽压也会随之降低，当水汽压达到饱和水汽压时，水分就会在较冷的电缆表面上凝结，造成绝缘介质受潮。有关试验证明，在温度低湿度大时，预热电缆使其表面温度提高到50～60℃，基本上不会发生水分凝结现象。

2.密封最关键

热缩型交联电缆头，也同其他形式的电缆头一样，密封是质量的关键。为此，应严格认真的提高有关工序质量。

(1)加热的温度要适当，收缩要均匀

使用加热工具热缩时应保持火焰朝着向前移动的方向，以利于预热管材和赶排管内气体，同时要不断的移动加热工具，禁忌烤焦管材。火焰沿着电缆方向移动以前，必须保证管子在周围方向已充分均匀地收缩，尤其应注意三芯电缆接头的中间部分，受热不均极易造成中间部分绝缘厚度减薄，降低接头的绝缘水平。

(2)打毛金属表面，确保密封质量

对于热缩管材与金属相接触的密封部位，打毛金属表面对提高密封效果至关重要。粗糙表面比光滑表面有大得多的表面积，而粘贴理论指出，粘贴的表面积越大，粘接效果越好，从有关测试实践来看，经过仔细打磨并清洁的金属与热缩管直接的剥离强度可达100N/25m㎡，而没有经过打磨并清洁的剥离强度极小。

(3)热缩管的两端应重复加热

热缩管整体热缩完毕以后，管子两端应重复加热，以保证管子两端内壁涂抹的粘合剂充分热熔密封，其粘合剂应略有外溢现象。管子热缩以后，表面应光滑、无皱纹、无气泡、并能清晰地显现内部结构的轮廓。接头各个密封部位，应待冷却之后方可移动，以保证密封效果。

3.拨净端头的半导电层

热缩型电缆头安装工艺程序中，都有剥除电缆端头一段半导电层的要求。电缆本体的半导电层含有胶质碳。半导电层在电缆本体上具有两个作用，其一是均匀电场强度，其二是半导电层中的胶质碳能吸收电缆本体间隙中由于电离和电解所产生的败坏物与氧化物，以保证绝缘层的耐压强度。

但是，在电缆端头的胶质碳会降低高分子聚合物的抗电性，形成一条导电的碳质通道，最后导致绝缘破坏，造成漏电显著增大。为此，在电缆头制作中要严格按照工艺要求，凡是要求剥除半导电层的，一定要仔细地剥除干净，即使残留在线芯绝缘表面的一个黑点都要清除。

电缆绝缘的剥切以选用美工刀为宜。美工刀的刀刃可以伸缩，刀口长短可以根据电缆保护套、绝缘的厚薄而调整，因此可防止损坏电缆芯线的绝缘层。在剥除半导体电层时，将半导电层剥离线芯绝缘层是很困难的。

工作实践中摸索出一种简单易行的办法：在常温下先将端头的半导电层用美工刀在四周顺电缆方向均匀划出若干道深度小于0.2mm的.口子，注意切勿损坏里面的绝缘层，而后用螺丝刀将半导电层撬起一部分，用手顺电缆方向轻轻的往下撕，不要用力过猛，这样就可以将半导电层一条一条的撕下来，既不伤到绝缘层，又不会在绝缘层上残留半导电层。

4.应力处理

屏蔽层的切断处，是应力比较集中的地方，电场比较强。因此，终端头在外屏蔽切断处，要求包缠热熔填充胶，这种填充胶具有应力疏解作用，在切断处用它填满缠紧不留空隙，对均匀电场、消除应力集中是行之有效的。

5.清洁工序不可轻视

热缩电缆附件采用涂覆在热缩管内壁的溶胶进行密封。所谓溶胶密封，就是利用热熔胶将管与管、管与金属紧密粘接，封堵潮气的进入。热缩管的密封部位正在收缩之前必须用清洗溶剂认真清洗，才能保证密封效果。

有关试验表明，用经过仔细清洁的管材制作的热缩型电缆头，其密封压力可达到0.25～0.35MPa，而没有清洁的管材制作的电缆头，其密封压力不到0.1MPa。可见，清洁管材表明油污，对确保热缩型电缆附件的密封至关重要。

6.尽量缩短制作时间

电缆剥开后，在空气中暴露的时间越长，电缆头各部件就越容易被污染。因此要尽量缩短制作时间，准备工作要充分，制作工艺要连续进行，不得间断。

三、结束语

电缆头是电缆线路的薄弱环节，其质量优劣事关运行可靠性和使用寿命。在电缆头制作过程中，绝缘不可避免地会受到一些赃物污染和侵入潮气以及留存间隙。灰尘和潮气的侵入会使绝缘性能降低，空气的侵入，会在电场的作用下，产生游离放电，可能导致绝缘击穿。

因此操作人员须经过严格的技术培训，了解电气绝缘基本理论知识和电缆头制作工艺要点，操作时认真按照工艺要求进行作业。促进电缆制造工艺的发展，提高了电缆的产品品质量和生产效率。

参考文献

[1]甘兴忠.电线电缆绝缘交联聚乙烯交联工艺的分析和对比[J].电线电缆，(2).

[2]应启良等.我国交联聚乙烯绝缘电力电缆的应用与发展[J].电线电缆，(63)：3-8.

铣削加工工艺教案 篇7

本文在VC++6.0平台下开发了铣削加工时域仿真模块,实现了铣削加工切削力、功率、扭矩及刀具变形的仿真,并提出了基于时域仿真的加工参数优化方法,为数控加工参数的优化提供了必要的依据。

1 铣削加工时域仿真

1.1 时域仿真数学模型

铣削力的准确预测是加工参数优化的基础,国内外学者已在铣削力模型方面做了很多研究,本文采用瞬时刚性力模型[4],仿真出刀具在旋转中各个时刻的切削力的变化。

假设铣刀的螺旋角为β,直径为D,螺旋槽数为N。将刀具沿轴向离散为小微元,由于螺旋角β的存在,铣削过程中铣刀侧刃上的点将比铣削底刃端点滞后。第j个刀齿上高度为z的微元处的瞬时径向接触角可表示为:

式中,ɸ0为第一个螺旋槽底部端点的参考接触角,"p为齿间角。

根据瞬时刚性力模型,作用在高度为dz的螺旋槽上的切向力d Ft(ɸ)、径向力d Fr(ɸ)和轴向力d Fa(ɸ)表示为:

式中,h(ɸ)为切屑厚度,

Ktc、Krc、Kac分别为铣削加工时切向、径向、轴向铣削力系数,Kte、Kre、Kae分别为铣削力刃口系数,这些系数由切削力实验和参数辨识获得。

通过对微元铣削力的坐标变换、沿轴向积分及对作用在每个刀齿上的切削力求和,可得到进给方向、法线方向和轴线方向上瞬时切削力的合力。

切削过程主轴功率P(ɸ)及扭矩T(ɸ)根据铣刀切向合力Ft(ɸ)计算而得:

式中,n为主轴转速。

铣削加工过程中,刀具由于受到切削力的作用而产生相应的变形,导致了加工过程产生让刀,形成加工误差。在刀具变形分析中,一般将刀具简化为悬臂梁结构,作用在刀具x、y方向的切削力使刀具产生弯曲变形。

一根据瞬时刚性力模型,计算出微元m产生的Y向切削力大小d Fy,m。施加在微元m上的切削力在zk处产生的y向偏差可以用悬臂梁的公式给出:

式中,E为弹性模量;I为刀具的惯性矩;vk=l-zk;l为刀具悬伸长度。在轴向zk点产生的总静态偏差可以通过将作用在立铣刀上的所有微元产生的偏差叠加得到。同理,可以得到各微元处的X向变形量。

1.2 仿真系统的实现

作者所在研究组在上述数学模型基础之上,采用VC++6.0开发了铣削加工动力学仿真系统Simu Cut。其中时域仿真模块的界面如图1、2所示。

2 基于时域仿真的参数优化方法

2.1 优化目标及约束条件

铣削加工工艺参数优化的目标函数有许多种,本文以最大的材料去除速率MRR为优化目标。

其中:ae为切宽,ap为切深,n为主轴转速,fz为每齿进给量,N为齿数。

加工过程的约束条件主要包括机床、刀具和工件的约束条件。其中机床约束条件有:机床主轴转速、功率、扭矩及进给速度的限制。刀具约束条件有每齿进给量、切削线速度及刀具变形。另外,精加工过程的工件表面质量和弱刚性零件的变形控制也是重要的约束条件。

2.2 优化策略

2.2.1 确定各项约束条件

一般情况下,机床的约束条件(如主轴转速范围、主轴功率和扭矩特性及最大的进给速度和加速度)可以从机床的使用手册中查得。

刀具的约束条件可以从刀具厂商提供的刀具使用手册中获得。也可以参考相关工艺手册[5],初选参数范围,以待进一步优化。

刀具及工件变形量的约束由零件的形位公差确定。

2.2.2 约束分析

(1)确定主轴转速和切削线速度机床主轴转速和切削线速度存在以下关系:

式中,vc为切削线速度,n为主轴转速,D为刀具直径。

根据机床约束中主轴转速和刀具约束中刀具切削线速度,可以确定加工中的许用主轴转速和切削线速度。

(2)确定切削宽度和切削深度切削宽度和切削深度的优化与刀具轨迹及加工余量等密切相关,工艺人员需要根据实际加工情况初步确定几组切宽与切深值,结合进一步的仿真计算,从中确定出最佳的切削参数组合。

确定每齿进给量和进给速度每齿进给量和进给速度存在以下关系:

式中,vf为进给速度,N为齿数,n为主轴转速。

根据刀具约束条件和机床进给速度的约束条件,初选每齿进给量fz范围,用于下一步的仿真计算。

2.2.3 仿真计算

根据上述选择的参数范围,应用Simucut时域仿真数据表格输出模块,计算不同加工参数下的切削力、扭矩、功率及刀具变形量、MRR及机床功率利用率。计算结果保存为Excel文件,如图3所示。

2.2.4 仿真结果分析及筛选

根据切削力、扭矩、功率及刀具变形量的约束条件,分析上述仿真结果,分别剔除超出各项约束范围的工艺参数组合。最后从满足所有约束范围的组合中,选择材料去除速率MRR最大的工艺参数。

2.2.5 数控程序生成或修改

根据上述优选的工艺参数,编写或修改相应的数控程序,生成新的G代码。

3 实验验证

应用上述参数优化方法,对某飞机公司数控加工车间的一台数控加工中心进行了参数优化选择及实验验证。

3.1 试验条件

(1)机床HQ-20M四轴立式加工中心,机床额定功率P=11kW,主轴最大转速n=4000r/min,最大进给速度vf=2000mm/min。

(2)刀具硬质合金圆柱螺旋立铣刀,详细见信息表1。

(3)工件材料铝合金1161,通过切削力系数辨识实验得到该材料切削力系数如表2。

3.2 优化结果分析

根据表3、4,对优化前后的结果进行比较可以看出,经过优化,在达到加工要求的情况下,机床的材料去除速率和主轴功率利用率均明显提高,两把刀具的MRR分别提高了87%和68%,从而大大提高了机床的加工效率、节省了加工时间。

4 结论

本文基于瞬时刚性铣削力模型,开发了铣削加工时域仿真模块,实现了加工过程中铣削力、主轴功率、扭矩及刀具变形的仿真。在此基础上,提出了基于铣削加工时域仿真的工艺参数优化方法,实验表明,应用该方法有效地提高了机床的加工效率。

参考文献

[1]Yildiz A R.A novel hybrid immune lgorithm for optimization of machining parameters in milling operations[J].Robotics and Computer-integrated Manufacturing,2007(8):1-10.

[2]武美萍,翟建军,廖文和.数控加工切削参数优化研究[J].中国机械工程,2004,15(3):235-237.

[3]段振云,赵绪平,王琪.数控铣削加工工艺参数优化[J].机械工程师,2006(2):35-37.

[4]Altintas Y.数控技术与制造自动化[M].罗学科,译.北京:化学工业出版社,

数控铣削加工中常见误差分析 篇8

一、刀补设置不当

如图1，在实际加工时必须通过刀具补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸，自动调整各坐标轴的移动量，以确保实际加工轮廓与编程轨迹完全一致。如果刀补设置不合理，必然导致加工误差的产生。另外，刀具半径补偿的建立和取消的路径选择对加工效果也有着至关重要的影响，如果路径不合理，就可能会出现图2所示的过切现象。因此，刀具半径补偿的起始位置与终点位置最好与补偿方向在同侧，以有效避免过切现象的发生。

刀具半径补偿通常有B型刀补和C型刀补两种，B型刀补在工件轮廓的拐角处采用圆弧过渡，如图3(a)中的圆弧DE。这样在外拐角处，刀具切削刃始终与工件尖角接触，刀尖始终处于切削状态。采用这种刀补方式会使工件上的尖角变钝，甚至在工件的内拐角处还会引起过切现象，同时也会加剧刀具的磨损。

C型刀补采用较为复杂的刀偏计算，系统能自动计算出拐角处的交点。如图3(b)中的B点，使刀具在工件轮廓的拐角处采用直线过渡方式，从而彻底解决了B型刀补的不足。SIEMENS系统采用G450和G451指令来指定拐角特性，G450指定C型刀补，G451指定B型刀补。以及曲面精加工时，由于铣削方法、工艺条件限制或铣削刀具等的问题，出现按零件图样尺寸计算与编程的加工结果达不到设计要求的问题。目前大多数数控系统还不具备非圆曲线的插补功能，因此加工这些非圆曲线时，通常采用直线段或圆弧线段拟合的方法。

等间距法是常用的非圆曲线拟合方法，它是在一个坐标轴方向，将拟合轮廓的总增量等分后，对其所设定节点进行坐标值计算的方法。

数控铣床精加工三坐标曲面零件时，常采用球头铣刀进行加工。一般只要使球头铣刀的中心位于所加工曲面的等距面上，不论刀具路线如何安排，均能铣出所要求的几何形状，且球头铣刀的有效刀刃角的范围可达180度。

由于拟合误差的客观存在，任何精加工后的零件都不可能是绝对精确的。例如图5(a)所示的椭球体精加工，采用球头铣刀沿刀位点实际轮廓线以行切法进行两轴半联动逐层加工，总是存在图中阴影部分所示的未加工区域，加工效果如图5(b)所示。在实际加工中，通过减小拟合线段的长度、增加拟合节点的数量可以减小误差，但同时也增加了编程的工作量和加工时间。

三、工艺系统误差

1、工件的装夹误差

工件在夹具中定位后，必须采用一定的机构将其压紧夹牢在定位元件上，保证在切削过程中不会由于切削力、重力或伴生力等外力作用而发生位置变化或振动，从而保证定位精度。图6所示的工件由于装夹不当，使工件偏离了正确定位位置。在实际装夹中，为避免出现类似图7那样的误差，着力点必须位于定位元件所形成的限位支承面内，并尽可能地靠近工件刚度较大处或加工部位。

2．工件的热变形

由于切削热的作用，工件在加工过程中的受热膨胀影响了其尺寸精度和形状精度。此外，刀具的切削性能也会受到一定程度的削弱，加剧工件的变形。为了减小热变形对加工精度的影响，常常采用切削液冷却切削区的方法，也可选择合适的刀具或改变切削参数来减少传入工件的热量。

3．工件内应力的影响