数控铣床的铣削加工对象分析

5.1.1　数控铣床的铣削加工对象分析

1.平面类零件

（1）平面类零件的定义

加工面平行、垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。如图5-2所示的三个零件均属平面类零件。目前，在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。

图5-2　典型的平面类零件

（2）平面类零件的特点

平面类零件的特点是，各个加工单元面是平面或可以展开成平面。

（3）加工平面类零件的数控机床

平面类零件是数控铣削加工对象中最简单的一类，一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动就可以加工出来。

（4）平面类零件的斜面加工方法

有些平面类零件的某些加工单元面（或加工单元面的母线）与水平面既不垂直也不平行，而是呈一个定角。对这些斜面的加工常用如下方法：

① 如图5-2（b）所示的斜面，当工件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工，如机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角来加工。当工件尺寸很大，斜面坡度又较小时，也常用行切法加工，但会在加工面上留下叠刀时的刀锋残痕，要用钳修方法加以清除。用三坐标数控立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当然，加工斜面的最佳方法是用五坐标铣床主轴摆角后加工，可以不留残痕。

② 如图5-2（c）所示的正圆台和斜筋表面，一般可用专用的角度成型铣刀来加工，此时如采用五坐标铣床摆角加工反而不合算。

2.变斜角零件

（1）变斜角零件的定义

加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件，这类零件多数为飞机零部件，如飞机上的整体梁、框、椽条与肋等，此外还有检验夹具与装配型架等。如图5-3所示是飞机上的一种变斜角梁椽条，该零件在第②面至第⑤面的斜角α从3º10'均匀变化为2º32'，从第⑤面至第⑨面再均匀变化为1º20'。从第⑨面到第⑫面又均匀变化至0º。

图5-3　飞机上的变斜角梁椽条

（2）变斜角类零件的特点

变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的一系列点为一条直线。

（3）加工变斜角类零件的数控机床

最好采用四坐标和五坐标数控铣床摆角加工，在没有上述机床时，也可在三坐标数控铣床上进行近似加工。

（4）主要加工方法

加工变斜角面的常用方法主要为下列三种：

① 对曲率变化较小的变斜角面，用X、Y、Z和A四坐标联动的数控铣床加工，所用刀具为圆柱铣刀。当工件斜角过大，超过铣床主轴摆角范围时，可用角度成型刀加以弥补，以直线插补方式摆角加工，如图5-4（a）所示。

图5-4　变斜角面加工方法

② 对曲率变化较大的变斜角加工面，用四坐标联动，直线插补加工难以满足加工要求，最好采用X、Y、Z、A和B（或C轴）的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工，如图5-4（b）所示。实际上图中的角α与A、B两摆角是球面三角关系，这里仅为示意图。

图5-5　用鼓形铣刀

③ 用三坐标数控铣床进行二坐标加工，刀具为球头铣刀（又称指状铣刀，只能加工大于90°的开斜角面）和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式分层铣削，所留叠刀残痕用钳修方法清除，如图5-5所示是用鼓形刀铣削变斜角面的情形。由于鼓径可以做得较大（比球头刀的球径大）所以加工后的叠刀刀锋较小，故加工效果比球头刀好，而且能加工闭斜角（小于90°的斜面）。

3.曲面（立体类）零件

（1）曲面类零件的定义

加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。

（2）曲面类零件的特点

其一是加工面不能展开为平面；其二是加工面与铣刀始终为点接触。

（3）加工曲面类零件的数控铣床

一般采用三坐标及以上的数控铣床。

图5-6　两轴半坐标加工

（4）曲面的主要加工方法

常用曲面加工方法主要有下列两种：

① 采用三坐标数控铣床进行二坐标联动的两轴半坐标加工，加工时只有两个坐标联动，另—个坐标按一定行距周期性进给。这种方法常用于不太复杂的空间曲面的加工，如图5-6所示是对曲面进行两轴半坐标行切加工的示意图。

② 采用三坐标及以上的数控铣床进行三坐标或多坐标联动加工空间曲面。所用铣床必须具有进行X、Y、Z三坐标联动或多坐标联动功能，进行空间直线或圆弧插补。这种方法常用于发动机及模具等较复杂空间曲面的加工。

（5）加工曲面类零件的刀具通常采用球头铣刀,因为使用其他形状的刀具加工曲面时更容易产生干涉而铣伤邻近表面。