凸轮盘类零件数控铣削 - 图文(8)

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图3.2 铣削切削层参数

(2)切削层公称宽度bD：铣削的切削层公称宽度是指主切削刃与工件切削面的接触长度（近似值）。直齿圆柱铣刀铣削的切削层宽度为

bD?ap (3.2) 即切削层宽度等于背吃刀量，值得注意的是，铣削的背吃刀量与一般车削所定义的不同，它是平行于铣刀轴线方向度量的被切削层尺寸，因此，对于圆周铣，背吃刀量为工件在铣刀轴线方向上被切削的尺寸。

(3)切削层公称横截面积AD直齿圆周铣削的公称截面面积同样为切削厚度与被吃刀量的积，AD?hDbD。 (3.3)

因为铣削切削层厚度是变化的，所以切削层公称横截面积也是变化的，由图可知，当??0时，切削层公称横截面面积最小，为0，当???z时，公称横截面面积最大。 3.1.2 立铣刀的切削受力与变形

(1)立铣刀的切削受力分析

在切削金属材料时，立铣刀要受到阻止刀具切除切屑的阻力（即铣削力）。在不同的加工条件下，铣削力的变化范围较大。分析认为，铣刀切削时，工件材料将发生部分弹性变形和塑性变形，并对刀具产生抗力；同时，刀具与切屑、刀具与工件之间要产生摩擦力，铣削力就是二者的合力。

在研究立铣刀受力情况时，通常可对一个刀齿进行分析。将铣削力分解为相互垂直的三个分力，即切向分力Fzi、径向分力Fyi和轴向分力Foi如图3.3。

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图3.3 立铣刀受力与变形示意图

切向分力Fzi可视为与铣刀外圆相切，则铣刀所受的切削阻力矩为T?FziD/2为铣刀刃部直径），它消耗主要动力，使刀具发生扭转变形，并影响主轴的扭转强度和刚度。径向分力Fyi是工件作用于铣刀半径方向上的推力，它使刀具发生弯曲变形，并影响主轴的弯曲强度和刚度。轴向分力Foi沿机床主轴的轴线方向作用于铣刀，它将刀杆推向主轴，使刀具发生压缩变形变形。铣削时，如果有Z个刀齿参与切削，则分力

Fz、Fy和Fo由各刀齿上的分力Fzi、Fyi和Foi合成得到。

(2)立铣刀铣削力的计算 a.铣削力Fz的计算

立铣刀铣削时，任一瞬时作用于刀齿上的切向分力Fz(N)的计算公式为 Fz?9.8Cpzt0.86Sz0.74BZD0.86KK1 (3.4)

式中，Cpz为工件材料性能对铣削力的影响常数，t为铣削深度(mm)，Sz为铣刀每齿进给量(mm/齿)，B为铣削宽度(mm)，Z为铣刀齿数，D为铣刀直径(mm)，K为铣刀前角对铣削力的影响系数，K1为铣削速度对铣削力的影响系数。

b.计算出切向分力Fz后，其他分力Fy和Fo可根据经验公式由表3.1得出。

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表3.1 切削分力的比值 铣削条件 立铣：B?0.05D，

比值

逆铣 1.0～1.1 0.35～0.40

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不对称铣削 顺铣 1.1～1.2 0.35～0.40

Fo/Fz Fy/Fz

Sz?0.01~0.02

3.2 平面凸轮零件的加工

3.2.1 盘型凸轮的加工

如图2.2所示，平面凸轮零件是平面轮廓零件加工的典型零件，它的轮廓是由圆弧与直线组成。

（1）零件加工工艺分析

零件图样的尺寸、视图都完整，表达清楚，几何关系明确，零件的结构工艺性也很好，无难以加工的结构。侧面与底面垂直，零件的厚度不厚，在垂直方向可一刀切削完成；零件的精度要求较高；R61?0.05，R64?0.05，R63.8?0.05，要采用粗铣一半精铣一精磨的工艺路线；用数控铣床只能完成半精加工，精加工需淬火后磨削完成；可用零件的大平面和两孔作定位基准；零件的材料是CrWMn刚，淬火后硬度为58HRC～62HRC。数控铣削工艺完成半成品，为半精加工。已加工好孔和平面，经调质硬度为22HRC～26HRC，切削加工性较好。

（2）夹具的选择

根据零件被加工表面的情况，该零件需要限制5个自由度，可采用一面两孔的定位方法，如图3.4所示。为了露出被加工表面，不能从周边压紧，而采用螺钉、压板机构从中间压紧。应该注意，由于在加工过程中，切削力是由夹具、工件、垫板之间产生的摩擦力来平衡的，因此在不影响周边铣削的情况下，夹具、垫板的面积尽可能选大一些。这个夹具是一种专用夹具，凸轮批量较大时，用这个夹具可提高生产效率。

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图3.4 一面两孔夹具示意图

（3）刀具的选择

加工该凸轮用立铣刀，直径可大可小，根据刚性好、耐用度高这样一个特点，选择?20mm高速立铣刀。其切削长度L=40mm，可以满足要求。

（4）切削用量的选择

主轴转速2000r/min，进给速度200mm/min。 （5）进给路线的确定 在x、y方向：

a.选开始切削点，确定A点为开始切削点，同时选定下刀、抬刀点M、N。 b.加工路线：M—A—B—C—D—E—F—G—H—I—A—N，如图3.5所示。 在z方向：

快速下刀点z??40mm，切削深度z????16mm，如图3.6所示。

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图3.5 凸轮在x、y方向的进给路线

（6）填写数控加工工序卡片（见表3.2）

表3.2 铣凸轮轮廓加工工序卡

材料 操作序号

1

45钢 内容 铣凸轮 轮廓 零件号 主轴转速 /(r/min) 2000

812

进给速度 /(m/min) 80、200

号数 1

程序号

8121

刀具 类型 直径/mm ?20mm 20 立铣刀