2.5　典型零件的数控铣削加工工艺分析

2.5.1　平面槽形凸轮零件

图2-40所示为平面槽形凸轮零件，其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工完，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。零件材料为HT200，其数控铣床加工工艺分析如下。

（1）零件图工艺分析

凸轮槽内、外轮廓由直线和圆弧组成，几何元素之间关系描述清楚完整，凸轮槽侧面与ϕ2mm、ϕ1mm两个内孔表面粗糙度要求较高，为Ra1.6μm。凸轮槽内、外轮廓面和ϕ2mm孔与底面有垂直度要求。零件材料为HT200，切削加工性能较好。根据上述分析，凸轮槽内、外轮廓及ϕ2mm、ϕ1mm两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。

（2）定装夹方案

根据零件的结构特点，加工ϕ2mm、ϕ1mm两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。加工凸轮槽内、外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和ϕ2mm、ϕ1mm两个孔为定位基准，装夹示意如图2-41所示。

（3）定加工顺序及走刀路线

加工顺序的拟定按照基面先行、先粗后精的原则确定。因此应先加工用作定位基准的ϕ2mm、ϕ1mm两个孔，然后加工凸轮槽内、外轮廓表面。为保证加工精度，粗、精加工应分开，其中ϕ2mm、ϕ1mm两个孔的加工采用钻孔→粗铰→精铰方案。走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。平面进给时，外凸轮廓从切线方向切入，内凹轮廓从过渡圆弧切入。为使凸轮槽表面具有较好的表面质量，采用顺铣方式铣削。深度进给有两种方法：一种是在XOZ平面（或YOZ平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种方法是先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。

（4）刀具的选择

根据零件的结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，取为ϕ6mm粗加工选用ϕ6mm速钢立铣刀，精加工选用ϕ6mm硬质合金立铣刀。所选刀具及其加工表面见表2-9平面槽形凸轮数控加工刀具卡片。

（5）切削用量的选择

凸轮槽内、外轮廓精加工时留0.1mm铣削余量，精铰ϕ20+0.021、ϕ12+0.018两个孔时留0.1mm铰削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后按式vc=πdn/1000、式vf=nZfZ计算主轴转速与进给速度（计算过程从略）。

（6）填写数控加工工序卡片

将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入表2-10平面槽形凸轮数控加工工序卡片。

2.5.2　箱盖类零件

图2-42所示的泵盖零件，材料为HT200，毛坯尺寸（长×宽×高）为170mm×110mm×30mm，小批量生产，试分析其数控铣床加工工艺过程。

（1）零件图工艺分析

该零件主要由平面、外轮廓以及孔系组成。其中ϕ32H7和2×ϕ6H8三个内孔的表面粗糙度要求较高，为Ra1.6μm；而ϕ12H7内孔的表面粗糙度要求更高，为Ra0.8μm；ϕ32H7内孔表面对A面有垂直度要求，上表面对A面有平行度要求。该零件材料为铸铁，切削加工性能较好。根据上述分析，ϕ32H7孔、2×ϕ6H8孔与ϕ12H7孔的粗、精加工应分开进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足ϕ32H7内孔表面的垂直度要求。

（2）选择加工方法

① 上、下表面及台阶面的粗糙度要求为Ra3.2μm，可选择“粗铣→精铣”方案。

② 孔加工方法的选择。孔加工前，为便于钻头引正，先用中心钻加工中心孔，然后钻孔。内孔表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。对于精度较高、粗糙度Ra值较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要划分加工阶段逐步进行。该零件孔系加工方案的选择如下。

a.孔ϕ32H7，表面粗糙度为Ra1.6μm，选择“钻→粗镗→半精镗→精镗”方案。

b.孔ϕ12H7，表面粗糙度为Ra0.8μm，选择“钻→粗铰→精铰”方案。

c.孔6×ϕ7mm，表面粗糙度为Ra3.2μm，无尺寸公差要求，选择“钻→铰”方案。

d.孔2×ϕ6H8，表面粗糙度为Ra1.6μm，选择“钻→铰”方案。

e.孔ϕ18mm和6×ϕ10mm，表面粗糙度为Ra12.5μm，无尺寸公差要求，选择“钻孔→锪孔”方案。

f.螺纹孔2×M16-H7，采用先钻底孔、后攻螺纹的加工方法。

（3）确定装夹方案

该零件毛坯的外形比较规则，因此在加工上下表面、台阶面及孔系时，选用平口虎钳夹紧；在铣削外轮廓时，采用“一面两孔”的定位方式，即以底面A、ϕ32H7孔和ϕ12H7孔定位。

（4）确定加工顺序及走刀路线

按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序，详见表2-12泵盖零件数控加工工序卡片。外轮廓加工采用顺铣方式，刀具沿切线方向切入与切出。

（5）刀具选择

① 零件上、下表面采用端铣刀加工，根据侧吃刀量选择端铣刀直径，使铣刀工作时有合理的切入/切出角；且铣刀直径应尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。

② 台阶面及其轮廓采用立铣刀加工，铣刀半径R受轮廓最小曲率半径限制，R=6mm。

③ 孔加工各工步的刀具直径根据加工余量和孔径确定。该零件加工所选刀具详见表2-11泵盖零件数控加工刀具卡片。

（6）切削用量选择

该零件材料切削性能较好，铣削平面、台阶面及轮廓时，留0.5mm精加工余量；孔加工精镗余量留0.2mm、精铰余量留0.1mm。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后按式vc=πdn/1000、式vf=nZfZ计算主轴转速与进给速度（计算过程从略）。

（7）拟定数控铣削加工工序卡片

为更好地指导编程和加工操作，把该零件的加工顺序、所用刀具和切削用量等参数编入表2-12所示的泵盖零件数控加工工序卡片中。