《铣削加工教学实例》课件

铣削加工教学实例本课程是专为高等教育工程专业设计的数控铣削加工技术精要教程课程采用理论与实操相结合的教学方式，通过系统的知识讲解和丰富的实际案例，帮助学生全面掌握铣削加工的核心技术教学目标1掌握铣削加工基本概念与原理深入理解铣削加工的工作机理，掌握切削过程中的物理现象和规律，为后续学习奠定理论基础2熟悉数控铣床操作流程与编程方法学会数控铣床的基本操作，掌握代码编程技术，能够独立完成简单零件的G加工程序编制3培养铣削加工工艺规划能力具备分析零件图纸、制定加工工艺路线、选择合适刀具和切削参数的综合能力通过实例提升实际操作技能课程内容概览第一部分铣削加工基础知识1介绍铣削加工的基本概念、特点和分类方法，为后续学习建立知识框架2第二部分数控铣床与分类详细讲解数控铣床的结构组成、类型分类和控制系统原理第三部分平面铣削加工3学习平面铣削的工艺特点、加工策略和实际操作方法4第四部分轮廓铣削加工掌握轮廓铣削的编程技术和复杂形状零件的加工方法第五部分型腔铣削加工5学习型腔铣削的高级技术和三维复杂零件的加工工艺第一部分铣削加工基础知识铣削加工定义与特点铣削的基本工作原理工艺适用范围各类零件的加工应用铣削加工方式分类不同铣削方法的特点铣削加工是现代机械制造中最重要的切削加工方法之一它利用旋转的多刃铣刀对工件进行切削，具有加工效率高、精度好、适应性强等显著优点本部分将系统介绍铣削加工的基础理论知识铣削加工定义工作原理加工能力利用铣刀旋转切削去除工件材可加工平面、沟槽、曲面等复杂料，通过铣刀与工件的相对运动形状，能够完成从简单平面到复实现加工铣刀高速旋转产生主杂三维曲面的各种几何形状的精运动，工作台进给形成切削密加工技术特点高精度、高效率的切削加工方法，能够获得优良的表面质量和尺寸精度，是现代制造业的核心技术之一铣削加工特点多刃间歇切削切削厚度周期性变多方向加工能力化铣刀具有多个切削刃，可实现多方向、多路径各切削刃轮流参与切削，由于铣削的几何特点，加工，能够一次装夹完形成间歇性切削过程，切削厚度在切削过程中成多个表面的加工，大提高了加工效率呈周期性变化，这影响大提高生产效率切削力和表面质量复杂形状适应性适用于各类复杂几何形状的加工，从简单平面到复杂曲面都能胜任，应用范围极其广泛铣削加工方式分类按切削方式分类按铣刀位置分类按工艺特点分类顺铣铣刀旋转方向与工件进给方向相立铣铣刀轴线垂直于工作台面，适合平面铣主要加工平面和台阶面，效率同，切削平稳，表面质量好，但对机床加工平面、型腔、轮廓等，应用最为广高刚性要求高泛轮廓铣加工外轮廓和内轮廓逆铣铣刀旋转方向与工件进给方向相卧铣铣刀轴线平行于工作台面，适合型腔铣加工封闭的三维型腔反，切削冲击大，但对机床精度要求相加工大平面和长槽，切削稳定性好对较低第二部分数控铣床与分类数控系统组成控制核心1数控铣床类型2设备分类数控铣床基本结构3机械基础数控铣床是现代制造业的重要设备，它集机械、电子、计算机技术于一体通过数字化控制实现高精度、高效率的自动化加工本部分将详细介绍数控铣床的构成、分类和技术特点数控铣床基本结构工作台与进给系统床身与立柱承载工件并实现、、三个方向的精X YZ密进给运动通过伺服电机和滚珠丝杠机床的基础支撑结构，提供足够的刚性实现高精度定位和稳定性，确保加工精度采用铸铁或焊接钢结构主轴系统提供铣刀的旋转动力，具有调速范围宽、精度高、刚性好等特点现代主轴多采用电主轴技术辅助系统控制系统包括刀库、换刀系统、冷却系统、排屑系统等，提高加工效率和自动化程度数控系统是机床的大脑，负责程序解释、运动控制、状态监测等功能数控铣床分类按构造分类立式铣床主轴垂直布置，适合模具和型腔加工；卧式铣床主轴水平布置，适合大型工件；立卧两用型灵活性最高，可根据需要调整主轴方向按控制轴数分类三轴铣床具备、、三个直线轴；四轴增加一个旋转轴；五轴铣床X YZ可实现复杂曲面的高效加工，是当前最先进的数控铣床类型按用途分类通用型数控铣床适应性强，可加工多种零件；专用型针对特定行业或产品设计，如模具专用铣床、叶轮专用铣床等，具有更高的专业化程度立式数控铣床结构特点适用范围典型代表主轴垂直于工作台，便于观察加工特别适用于模具加工、平面铣削、型数控立式铣床是教学XKN7125过程和工件装夹结构紧凑，占地型腔铣削等工艺在汽车、航空、和生产中的经典机型，具有操作简面积小，是最常见的数控铣床类电子等行业应用广泛，是中小型零便、精度稳定、维护方便等优点，型件加工的首选设备广泛用于职业教育和中小企业卧式数控铣床结构优势应用领域技术特点主轴平行于工作台，具有优良的排屑性特别适用于大型工件加工，如汽车发动加工稳定性好，切削效率高，能够进行能重力有助于切屑自然下落，减少切机缸体、机床床身等重型零件在重工强力切削配备回转工作台后，可实现屑对加工质量的影响主轴刚性好，能业和大型装备制造领域应用广泛，是批四面加工，大大提高加工效率和精度一承受更大的切削力量生产的理想选择致性龙门数控铣床±10M

0.005最大加工长度加工精度可加工超大型工件毫米级高精度保证50T承载能力超强工作台载重龙门数控铣床采用龙门架式结构，主轴在横梁上移动，工作台固定不动这种设计特别适用于大尺寸工件的加工，如航空航天的机体结构件、船舶的大型零部件等设备具有极高的结构稳定性和刚性，能够保证大型工件的加工精度现代龙门铣床多配备五轴联动功能，可实现复杂曲面的高效精密加工，是高端制造业的核心装备数控系统组成输入设备处理设备程序输入单元负责接收加工程序和操作中央处理单元是数控系统的核心，负责指令，包括键盘、触摸屏、程序存储器程序解释、数据处理、运动轨迹计算等等，是人机交互的重要界面关键功能，决定系统性能监控设备输出设备检测反馈单元实时监测机床运行状态，控制执行单元将处理后的指令转换为电包括位置反馈、速度反馈、力反馈等，信号，驱动伺服电机和各种执行机构，确保加工精度和安全性实现精确的运动控制第三部分平面铣削加工平面铣削概述基本概念与应用范围工艺特点分析切削过程与技术要求加工策略选择不同策略的优缺点实例操作练习具体加工操作流程平面铣削是数控铣削加工中最基础也是最重要的加工方式之一它主要用于加工各种平面、台阶面和槽类零件，是掌握数控铣削技术的入门基础通过本部分学习，将全面掌握平面铣削的理论知识和实操技能平面铣削概述加工对象常用刀具技术优势平面铣削主要用于加工面铣刀适合大面积平面加工效率高，表面质量平面或台阶面，是获得加工，立铣刀用于小平好，能够获得较高的平高精度平面的主要方面和台阶，端铣刀适合面度和表面粗糙度，是法广泛应用于机械零精密平面加工，各有特现代机械制造中重要的件的基准面加工定的应用场合加工方法平面铣削工艺特点切削特征切削面积大，切削力大，对机床刚性和工件装夹都有较高要求切削过程中会产生较大的径向力和轴向力，需要合理选择切削参数刀具要求刀具刚性要求高，需要选择合适的刀具材料和几何角度刀具的装夹长度要尽可能短，以提高系统刚性和减少振动工艺影响因素进给方向与切削用量对表面质量影响显著合理的走刀路径和切削参数能够显著改善表面质量，提高加工效率多刃切削效应多刃同时参与切削，切削载荷分散，有利于提高切削效率但也要注意切削力的波动和振动问题，需要优化切削参数平面铣削加工策略策略类型适用条件优点缺点单向铣削粗加工切削稳定效率较低往复铣削一般加工效率高接刀痕明显螺旋铣削精加工表面质量好编程复杂环形铣削型腔加工无接刀痕中心区域需特殊处理高速铣削硬材料效率极高设备要求高不同的铣削策略适用于不同的加工要求和条件选择合适的加工策略是获得理想加工效果的关键需要综合考虑工件材料、几何形状、精度要求、设备能力等多个因素，制定最优的加工方案平面铣实例

（一）工件装夹与定位选择合适的夹具，确保工件定位准确、装夹牢固，避免加工过程中产生位移或振动工艺参数设置根据工件材料、刀具类型和加工要求，合理设置主轴转速、进给速度和切削深度等参数刀具路径规划设计合理的刀具轨迹，包括进刀方式、走刀路径、退刀方式等，确保加工效率和表面质量平面铣削的基本操作流程是掌握数控铣削技术的基础正确的操作流程不仅能保证加工质量，还能提高生产效率，延长刀具使用寿命每个环节都需要严格按照工艺要求执行，确保加工过程的稳定性和可靠性平面铣实例

（二）1建立工件坐标系以工件的基准面为参考，建立合适的坐标系，确保编程和加工的一致性2设置刀具补偿输入刀具的长度补偿和半径补偿值，保证加工尺寸的准确性3编制加工程序根据加工工艺编写代码程序，包括刀具调用、切削参数、运G动轨迹等面铣实例操作需要系统地掌握从工件装夹到程序编制的完整流程工件坐标系的准确建立是保证加工精度的前提，刀具补偿的正确设置直接影响加工尺寸，而加工程序的质量则决定了最终的加工效果平面铣实例操作

（三）实际操作演示常见问题与解决质量评估与优化按照既定的工艺流程进行实际加工操加工过程中可能出现的问题包括振动、加工完成后进行质量检测，评估表面粗作，包括开机准备、程序加载、试切刀具磨损、尺寸偏差等需要及时发现糙度、平面度、尺寸精度等指标根据削、正式加工等步骤注意安全操作规问题，分析原因，采取相应的解决措检测结果优化工艺参数，改进加工方程，确保人员和设备安全施法毛坯几何体的创建毛坯模型建立方法根据零件图纸要求，结合加工工艺特点，建立合适的毛坯几何模型考虑材料利用率和加工便利性，选择最优的毛坯形状尺寸与公差设置确定毛坯的基本尺寸，留出适当的加工余量根据零件精度要求和加工能力，合理设置各部位的尺寸公差基准面选择选择合适的基准面作为加工和测量的参考，确保加工过程中的定位精度和尺寸一致性加工余量预留根据加工方法和精度要求，合理分配粗加工和精加工的余量，既要保证加工质量，又要提高材料利用率第四部分轮廓铣削加工编程方法技术要点与技巧2轮廓铣削概述1基本概念与应用实例操作3具体案例分析轮廓铣削是数控铣削加工的重要组成部分，主要用于加工各种复杂的外轮廓和内轮廓这种加工方式要求较高的编程技巧和操作水平，是从基础铣削向高级铣削过渡的关键技术通过轮廓铣削的学习，学生将掌握复杂曲线的编程方法、刀具半径补偿的应用、以及各种插补指令的使用这些技能对于后续学习更复杂的三维加工具有重要意义轮廓铣削概述应用范围刀具选择广泛适用于模具型腔、零件外形、装饰图加工定义常用立铣刀进行侧刃切削，球头铣刀适合案等复杂形状的加工在航空航天、汽车轮廓铣削是指加工工件外轮廓或内轮廓的曲面轮廓，刀具选择直接影响加工质量和制造、电子产品等行业有重要应用价值铣削方式，能够实现直线、圆弧以及各种效率需要根据轮廓特征和精度要求选择复杂曲线的精密加工，是现代数控加工的合适的刀具类型和规格核心技术之一轮廓铣削编程方法坐标编程方式绝对坐标编程使用固定原点，坐标值明确；增量坐标编程以当前点为基准，适合重复性图形两种方式各有优势，实际应用中常常混合使用插补功能应用直线插补用于直线轮廓，圆弧插补用于圆弧轮廓掌G01G02/G03握各种插补指令的正确使用是轮廓编程的基础刀具半径补偿通过指令实现刀具半径自动补偿，简化编程过程，提高加工精G41/G42度补偿方向的正确判断是应用的关键编程实用技巧合理安排走刀顺序，优化进退刀路径，使用子程序简化重复图形编程，提高程序的可读性和可维护性轮廓铣削实例四角倒圆正方形70mm50mm板材尺寸加工尺寸长×宽×厚规格正方形边长尺寸2mm4mm每次切深总加工深度分层加工深度最终成型深度本实例选择××的钢板材作为工件，要求在其上铣出×的四角倒圆正方形轮廓这是一个典型的轮廓铣削加工案例，涉及直线和圆弧的组合编程70mm70mm18mm4550mm50mm加工采用分层铣削方式，每次切削深度，总共需要加工深度这种分层加工方式能够减少切削力，保证加工质量，延长刀具使用寿命，是轮廓铣削的常用工艺方法2mm4mm轮廓铣削工艺分析工件定位夹紧方式工步顺序切削策略以工件底面为定位基使用通用台虎钳夹紧工先走圆轨迹加工四个倒采用分层加工，每次切准，确保加工深度的一件前后两侧面，确保夹角，再加工正方形直线深，共需两次完2mm致性选择平整、无缺紧可靠且不影响加工区部分这种顺序安排有成分层加工能够减少陷的表面作为基准面，域夹紧力要适中，避利于保证圆弧与直线的切削力，提高表面质保证定位精度免工件变形平滑连接量，保证尺寸精度设备与刀具选择设备选择刀具选择切削参数选用型数控立式铣床，该设选择平底立铣刀进行轮根据钢的材料特性和立铣刀XKN7125φ10mm T0145φ10mm备具有良好的刚性和精度，主轴功率适廓铣削该刀具规格适中，既能保证加的性能参数，确定合适的主轴转速、进中，完全能够满足本实例的加工要求工效率，又能获得良好的表面质量给速度和切削深度设备的轴行程和精度指标都符合加立铣刀的侧刃锋利，适合轮廓加工，底参数选择需要兼顾加工效率和刀具寿XYZ工需求，操作界面友好，适合教学和生刃平整，能够保证加工深度的一致性命，通过试切确定最优参数组合产使用工件坐标系与对刀点坐标系建立对刀点选择手动对刀方法以工件几何中心为平面原点，选择工件中心点作为对刀点，该采用试切对刀法，通过刀具轻触工XY O工件上表面为向原点这种坐标点位于工件的几何中心，便于刀具件表面确定向零点，使用寻边器Z Z系设置便于编程计算，也符合图纸定位和程序编制对刀点的准确确或刀具试切确定向零点对刀XY标注习惯定是保证加工精度的关键精度直接影响加工质量轮廓铣削程序编写轮廓铣削程序示例O0001程序号G54G90G17G40G49坐标系设定M03S800主轴正转800转/分G00X0Y0快速定位到起始点G43H01Z50刀具长度补偿G01Z2F100下刀到安全高度G41D01X-25Y0F200左补偿，移动到轮廓起点G01Z-2下刀切削第一层G01Y25加工第一条边G03X-20Y30R5圆弧过渡G01X20加工第二条边G03X25Y25R5圆弧过渡G01Y-25加工第三条边G03X20Y-30R5圆弧过渡G01X-20加工第四条边G03X-25Y-25R5圆弧过渡G01Y0回到起点G01Z-4下刀切削第二层M98P1000调用轮廓加工子程序G40G01X0Y0取消补偿回到中心G00Z50抬刀到安全位置M05主轴停止M30程序结束该程序示例展示了四角倒圆正方形的完整加工流程程序采用刀具半径补偿功能，通过指令实现左补偿，简化了编程过程圆弧插补指令用于加工四个圆角，直线插补指令用于加工直边程序结构G41G03G01清晰，逻辑性强，是轮廓铣削编程的典型范例。