铣工技师论文

关于深孔腰形槽在加工过程中设备、刀具和装夹的合理运用

【摘要】：由于RZU系列专机是我公司的主打产品，随着我厂专机产量的不断增加，常规加工方法已不能满足生产计划需求，虽然专机零件直角导轨腰型槽孔精度要求不是很高，但深度一般均在120mm以上，故小直径深孔腰型槽孔的加工难题，也一直是工艺人员和操作者的一块“心病”，对如何提高加工速度是我们急需解决的现实问题。为解决这一瓶颈问题，我根据多年的加工经验和所学到的理论知识，将镗床的镗孔技术运用到铣床加工上，利用自制的镗孔专用刀杆在立式铣床上进行加工，提高了加工效率，取得了满意的效果。

关键字：设备选用，装夹，刀具选用改进，提高功效。

前言 产品从设计变为现实是必须通过加工来完成，同样的设计可以通过不同的工艺方法来实现，工艺不同所用的加工设备、工艺装备也就不同，其生产率、产品质量和操作者的劳动强度也会有很大差异。所以在加工过程中，要想把产品干好，首先是工件装夹要合理，切削参数选择正确，才能生产出合格的产品来。镗铣加工的工件形状复杂多样，如装夹不合理在切削时就会产生振动、抗力较大、导致进给速度较慢，影响生产效率，更主要的是存在重大安全隐患。

在本企业RZU系列产品零件直角导轨深孔腰形槽加工如图（材质Q235）。

加工方法选定（本企业现有加工设备加工，工艺要求钻床先钻φ40落刀孔）

第一种方法: T68镗床加工用φ40加长棒铣刀加工由于是深孔冷却液无法注入切削区，散热条件差，使刀具很快磨损，加上切削难于排出，容易堵塞而无法连续加工，故需要多次退出刀具冷却后再加工。而使用合金刀具进行镗削则同样存在棑屑不便无法连续加工，也要多次退刀后清理再加工，操作上劳动强度较大，生产效率较低，且相对于普通铣床加工的设备费用又要高出许多，故此加工方法被淘汰。

第二种方法: W62铣床用卧式加工，加工方法同镗床加工方法一样。由于铣刀可以拉紧，切削速度要高于镗床，因此生产效率比镗床要高，加工费用也比镗床要低，但存在对刀不方便。操作劳动强度较大，故在加工上也不是最佳的加工方法基本不采用。

第三种方法: X53T立式铣床加工用φ40加长棒铣刀加工径向切削，由落刀孔下刀，分段切削切削深度一般为30—40mm，由于吃刀刀刃较长，吃刀面宽，加之加工工件重心较高，又是加长棒铣刀，刀具刚性差，切削抗力大时容易引起震动，还容易把腰孔铣偏，因此一般不能自动走刀，需手动进给，劳动强度较大，严重时会引起工件走动，刀具折断甚至造成零件质量、设备和人身安全事故等现象出现，加工生产上存在有重大的安全隐患故不采用。

第四种方法: X53T立式铣床加工用φ40加长棒铣刀加工插入式铣削，对好腰孔中心单边位移5mm加工工作台自动上行走刀，完成后退刀反移10mm再加工另一端。铣刀端面切削，切削抗力小，切削平稳，加注冷却液方便能充分冷却润滑加工刀具，由于切屑为半圆耳状及可自动断屑，加工时只需将工件垫起切屑自行由落刀孔掉下排屑容易，减轻了劳动强度。同时又能充分发挥棒铣刀的切削性能。40 × 50腰孔加工好后，更换φ56普通棒铣刀再加工56 × 66腰孔沉孔。满足图纸要求解决了排削不便和刀具冷却润滑问题，故常规加工一般采用此方法。

但是随着公司专机产量的不断增加，常规加工方法加工直角导轨是不能满足生产计划的需求，如果外协加工则加工成本将增加很多，于是通过技术革新解决了这一问题。

方法改进后加工

自制的刀杆如下图所示加工步骤同第四种方法。

加工装夹，以后

改进加工方法后的优点：

1.棒铣刀为高速钢成型刀具费用较高，一把φ40加长棒铣刀加一把φ56普通棒铣刀价格约1000元，而铣床专用铣刀刀杆是自制的，可多次使用，刀排为自制12×12×35长的90°焊接硬质合金YTl5刀具费用较低约10元左右，节省大量刀具费用。

2.对于不同孔径加工时，棒铣刀需购买不同直径的刀具，且磨损后修复直径变小不能使用需更换，而铣床专用铣刀刀杆加工可以随孔径变化直接调整刀排即可加工不同的孔径。如需加工精度要求较高的腰型槽孔时，只要调整好刀排尺寸先加工好两端尺寸，再用直径较小一点的棒铣刀精铣两侧面即可保证加工精度。

3.加工上棒铣刀材质为高速钢成型刀具切屑时由于其耐热性温度超过600°C刀具性能下降，容易造成工件烧伤，加工质量下降，刀具磨损增大将不能切削。故加工时需加注切屑液进行冷却润滑刀具加工，存在一定的环境污染问题。而自制焊接硬质合金YTl5刀具，它的硬度大大超过高速钢，最高允许工作温度可达1000℃，具有优良的耐磨性能，在加工钢铁材料时，可减少切屑间的粘结现象，而加工时一般用干切削，即不需要加注切屑液进行冷却润滑刀具，减少了对环境的影响同时省下了切削液的费用。

4.φ40高速钢成型棒铣刀加工普通碳钢的切屑线速度约为25m/min左右切屑进给量相对较小。而铣床专用铣刀刀杆前端的方孔固定的刀排，由于使用的是硬质合金刀头进行切屑加工，其硬度高，耐磨、耐热性好，且许用切削速度是高速钢刀具的6倍，故可以进行高速切屑，切屑线速度为150m /min以上，因此加工时进给量相对较大，可以提高工效6倍以上加工费用明显减少。

5.加工方法推广

a、下图 是我公司T1C通用件夹持块简图，在立式铣床上加工，先用镗刀加工四个圆角后，再用棒铣刀加工内框尺寸，避免四个圆角余量大，在该处使用棒铣刀切削，吃刀刀刃较长，吃刀面宽，切削抗力大会产生振动和铣偏的缺陷。优于全部使用棒铣刀加工，节省刀具费用，提高功效数倍以上。

b、下图是我公司YH98系列加工零件锁紧块简图 在立式铣床上加工，先用镗刀粗镗内槽留有1mm的余量，再由插床加工内槽至尺寸，优于用棒铣刀粗加工内槽。

c、下图是我公司T/HD系列通用件焊接踏杆零件简图，在立式铣床或卧式铣床上加工，用镗刀镗出两端圆耳，其加工效率高于棒铣刀靠出两端圆耳。

结 论

在实际工作中我们会加工各式各样不同的加工零件，同时也就会遇到各种各样不同的问题,这都需要我们在今后的生产中逐步克服和解决。因此作为一名操作工不仅要掌握“应知”的理论知识，还要扩大业务知识面，掌握各种操作技能和加工技巧。需要不断地努力学习，刻苦钻研，在实践中提高自己的技术理论水平和操作技能，以适应机械工业日益发展的需要。只有通过学习并对自己已有的加工经验加以总结和提炼，充分挖掘对现场工艺的改进，通过现有设备选用，巧妙的装夹定位以及刀具的合理选用和改进，在加工中不断地实践和比较。是能够提高产品的加工质量和效率，降低操作者的劳动强度，同时改善操作现场作业环境消除安全隐患，为我公司的建设发展做出应有的贡献。

参考文献

1.王先逵《机械加工工艺手册》第二版 机械工业出版社

2.孟繁智《机械加工先进工艺窍门与新技术应用图示例解及常用速查手册》黑龙江文化电子音像出版社

3.北京第一通用机械厂《机械工人切削手册》第五版 机械工业出版社

第二篇：数控铣技师论文

国家职业资格全国统一鉴定

数控铣技师论文

（国家职业资格二级）

论文题目： 数控铣削加工中刀具半径补偿的应用

                姓     名：       xx明      

   身份证号：  36230xxxxxxxxxxxxX 

所在省市：     江西省xx市    

数控铣削加工中刀具半径补偿的应用技巧

［摘  要］介绍数控编程刀具半径补偿功能的概念及应用，在数控铣削中应用刀具半径补偿功能不必计算铣刀中心轨迹直接按工件轮廓尺寸编程，粗精铣削时可采用同一加工程序以及灵活处理实际铣刀直径变化问题。在数控铣削加工与编程中，刀具半径补偿以及新工艺思路的巧妙应用往往可以简化很多典型问题、甚至可以解决很多工程实例中的难题。

［关键词］数控铣削加工     刀具半径补偿      应用     分析

随着现代数控加工技术的飞跃发展，引领了各行各业不断的提高，推动着社会物质文明和精神文明不断的进步。现代数控加工技术将机械制造技术、微电子技术和计算机技术等有机地结合在一起，使传统的机械制造方法和生产方式发生了深刻的、革命性的变化。数控机床在机械制造业中已经得到了日益广泛的应用，因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足社会生产中对机械产品的结构、性能、精度、效率等提出的较高要求。因此，作为年轻一代学习数控技术的我们，要掌握这门技术、灵活应用这门技术，让它更好的服务于社会、服务于人类。

笔者从事数控加工技术的学习与实践已有数年，总结了一些数控铣削加工编程中刀具半径补偿及新工艺的应用技巧，在此以实例分析解说的方式与大家分享：

在数控编程中刀具半径补偿功能主要用于数控车、数控铣或加工中心。按刀具半径补偿偏置位置分为G41“左刀补”与G42“右刀补”两类。“左刀补”，刀具按照左手手心向上位置，在拇指指向一侧自动位移一个刀具半径并沿四指指向切削前进。“右刀补” ，刀具按照右手手心向上位置，在拇指指向一侧自动位移一个刀具半径并沿四指指向切削前进。选择刀具半径补偿类型，依据加工工件的形状、位置以及刀具切削方向等要素来确定。

一、圆孔的加工：

如图1（下页）所示，对于此类的圆孔，孔径尺寸不大不小（一般指φ20～φ40）、孔深不是太深（一般不超过20mm）、精度要求也不是太高（一般指IT7级）。在数控铣床上可直接用一把立铣刀完成。

工艺及编程分析：

1、刀具的选择：对于此类的圆孔，工件材料若为45#钢调质处理，可选一把硬质合金立铣刀，刀具的直径要根据孔的直径来确定。刀具直径太小，那么刀

具走一整圆下来可能中间还有一定的残料铣不到，刀具直径太大，可能刀具在这

个小范围内连刀补都建不起来。假定孔径为φD、刀具直径为φd、它们之间的关系应是：

                        D/3 ＜ d ＜ D/2

分析计算后发现可以在φ12和φ14中选一种，刀具直径越大、铣削效率当然就越高，所以最终确定选φ14的三刃立铣刀。

2、由于数控铣床良好的机械性能，特别是滚珠丝杆采用双螺母调隙，不存在反向窜刀的现象，从提高刀具耐用度和降低加工表面粗糙度的角度考虑，一般优先采用顺铣。按传统的铣削工艺，加工内腔需先钻一个工艺孔、再扩孔，那么，钻孔、换刀、建坐标系（主要是Z轴长度设定）、编程等会浪费一定的时间，我们可以以“少吃走快”的方法，即每次慢下刀0.5mm左右、主轴转速尽量高、走刀速度尽量快 (此时的切削要素主要由刀具性能决定)，这样以来刀具主要是受高转速下的离心力，切削力的影响已经不大。而且加工的铁屑均为颗粒状，加上冷却液的冲刷可以带走大量的切削热、降低切削温度。该方法下切削加工的时间并没有增加、反而省去了大部分的辅助工作时间。

3、编程路径的确定：如图2所示

如图2（a）所示刀具编程路径图，注意一定要采用圆弧过度的切向切入和切出法，过度圆弧的半径r必须大于刀具的半径、且小于圆孔的半径，否则刀具路径就不是我们想要的那样。选择r=8mm，刀具实际的中心轨迹就如图2（b）所示。

4、粗精加工的安排和程序处理：把图2（a）所示的刀具路径编在一个子程序里、每次慢下刀0.5mm、子程序连续调用24次、刀补值设定为7.2、即可完成粗加工；精加工只需调用一次子程序、一次下刀到孔底、走刀量减小5倍、刀补值设定为理论值、其它不变、即可完成精加工。

5、参考加工程序：

（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）

（精加工时只需将N5中“L24”删掉，N10中改为“Z-12”,刀补值改成理论值即可）。

由此例可见，通过巧妙应用刀具半径补偿、选择合理的刀具、制定最优化的刀具路径和新工艺“少吃走快”的大胆应用，就能快速、高效、准确地加工出类似的孔类零件。

二、内外壁的加工

 

如图3所示，要在一个平面上铣出一条封闭的沟槽，槽宽有精度要求。在数控铣床上也可用一把立铣刀完成。

通过图形和工艺分析应选一把φ12硬质合金三刃立铣刀，加工思路也应该是“少吃走快”。现在关键的问题是图素较复杂，各节点计算难度大。按常规的编程思路就要把内外壁轮廓上各点坐标先计算出来，再把加工内壁编写一个程序、加工外壁编写一个程序，然后分别加工。显而易见，在竞赛类的场合或急需时这种方法非常浪费时间。

能不能通过巧妙地应用刀具半径补偿，使工作量大减、节约时间，又能合理地加工出类似的合格工件呢？我们只需按尺寸标注计算出图4中所示内壁上A、B、C、D、E、F、G、H各点坐标值（其实只有B、C、F、G四点中任意一点需计算），确定下刀点为O点，按图4所示轨迹建立刀补编写一个程序即可。

 

当加工内壁时，把刀补值设为刀具的实际半径，此时走出的轮廓就如图5（a）所示；加工外壁时，刀补值设为（槽宽－刀具半径），此时走出的轮廓就如图5（b）所示。

 

采用此方法加工内外壁的特点就是只需编写一个程序，通过不断修改刀补值来完成内外壁的粗精加工。需要注意的是精加工内壁时采用的是顺铣，精加工外壁时采用的是逆铣，所以加工过程中还需要合理调整切削加工参数，以获得最好的加工效果。

参考加工程序：

（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）

（需要注意的是粗加工内外壁设置刀补值要把精加工余量考虑进去，而且内壁是在刀补值上加上余量、外壁是在刀补值上减去余量，想想为什么？）

类似这种内外壁加工、薄壁加工、阴阳模加工等，都是根据图纸尺寸标注只计算一条轮廓上的节点，巧妙设置下刀起点，正确加入刀补指令，合理设置刀补值及切削参数来完成工件的加工。

三、轮廓周边倒圆角的加工

提起轮廓周边倒圆角的加工大家可能感到疑惑，这跟刀具半径补偿的应用有关系吗？轮廓周边倒圆角那属于曲面加工，应该用CAM软件自动生成加工程序，这样既方便又准确。当然笔者不否认CAM软件的强大功能。当你看了下面这个用设置刀具半径补偿手工编写宏程序在轮廓周边倒圆角的例子之后，一定颇有感慨。

如图6所示，两圆两边用直线相切连接形成一个封闭轮廓，要在此轮廓周边倒半径为6mm的圆角。

这种轮廓若用CAM软件自动生成加工程序，需要把三维图形画出来，按照曲面加工的思路来进行。用过CAM软件的人就应该知道，如果真的是非常复杂的曲面用手工编程无法完成的情况下，那当然没有选择。CAM软件生成的曲面加工程序往往要走上好几个小时（甚至数十个小时），所以像图6这样的例子我们就千万不要选择CAM软件加工。

手工编程、建立刀补、编写宏程序，是最佳思路。我们只需要计算出图7所示A、B、C、D、E几个节点坐标， 分两步走。

    第一步：选择一把稍大一点的硬质合金三刃立铣刀，按图7所示选择一个下刀点，建立刀补编写轮廓二维加工程序。注意粗精加工的切削参数选用和刀补值的设置。以最快最准的速度加  工出二维轮廓。

可见只要刀具性能好，此道工序用不了多长时间。

第二步：加工周边圆角。曲面加工，选择球头铣刀要比平底立铣刀好的多。编辑宏程序的思路是先选择一个合适的剖切平面，在平面上做数学模型分析，推导出相关参数的计算程式，再结合空间几何概念，建立循环语句。通过该例分析，我们还是按轮廓建立刀补编程，根据每一层面上刀补的偏置值不同，循序渐进，一层一层把圆角铣出来。

如图8分析所示，我们选择φ8硬质合金球头铣刀（当然不一定要选φ8，根据实际情况选择，不同规格刀具导致某些参数不同），很明显，在铣削的第一层上，刀位点在工件坐标系下的Z轴高度是－6，按照图形轮廓，此时的刀补值为4（即刀具半径值）；在铣削的最后一层上，刀位点在工件坐标系下的Z轴高度是4，按照图形轮廓，此时的刀位点向轮廓里面偏置了一个圆角半径量（即刀补值为－6）。我们把第一层到最后一层看成一个从0°到90°的圆弧，刀位点在任意一点上对应的角度为＃1，那么，对应的＃1角度下的当前Z轴高度＃4和当前刀补值＃101就可以通过函数关系式表达出来。

祥见参考加工程序：

（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）

（宏程序的应用其实就是数学知识的应用，大家能分析各种图形的数学模型就能毫不费力地编写出宏程序。）

我们通常理解的刀具半径补偿是在数控系统的刀具参数寄存器中设置一个常量。此例就打破了传统的思维，原来刀补也可以设置成变量，用来加工一些典型曲面。就此例而言，用该程序加工周边圆角只需十多分钟（已通过实验证明），而且程序相当简洁。跟CAM软件编程加工相比，只要编程熟练，所有的工作时间加起来也要比CAM加工快得多。

其实不单单只是此例，任意图形周边倒圆角、倒方角、倒任意斜角、铣曲面等等，都可以应用刀补设变量的方法编写宏程序进行加工。

这三个例子很简单，但是都比较典型。说明了数控铣削加工中刀具半径补偿应用的三种思想。刀具半径补偿的应用远远不止这些，还有待于我们继续探讨。由于笔者水平有限，可能会有很多错误或不成熟的思想，希望大家批评指正。

［参考文献］

1、袁锋         《全国数控大赛试题精选》       机械工业出版社

2、胡涛      《数控铣床编程与操作基础》   武汉华中数控股份有限公司 

3、张宝林             《数控技术》             机械工业出版社

4、于春生、韩旻  《数控机床编程及应用》     高等教育出版社