數(shù)控銑削加工工藝路線對(duì)加工精度的影響

李麗萍

(集美輕工業(yè)學(xué)校，福建 廈門(mén) 361022)

數(shù)控銑削加工工藝路線對(duì)加工精度的影響

李麗萍

(集美輕工業(yè)學(xué)校，福建 廈門(mén) 361022)

發(fā)展和推廣數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今機(jī)械制造生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的重要途徑.從數(shù)控銑削加工工藝出發(fā),選擇了數(shù)控銑削中典型型腔作為加工實(shí)例,通過(guò)幾種不同的銑削加工工藝方案,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)對(duì)比分析,體現(xiàn)了加工工藝對(duì)加工精度的影響.

工藝；加工精度；順銑；逆銑

Abstract:To develop and popularize NC technology is an important channel for the development of Manufacturing Industry. On the basis of milling process, typical mold cavity is selected as an example. The paper proposes several milling process schemes and compares the data obtained from experiments. The influence of processing technique on machining precision is represented.

Key words:processing; machining precision; climb milling; inverse milling

數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括確定加工方法，確定零件的定位和裝夾方案，安排加工順序，以及安排熱處理、檢驗(yàn)及其輔助工序等.設(shè)計(jì)者應(yīng)從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)一些綜合性的工藝原則，結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)條件提出方案并進(jìn)行分析對(duì)比，據(jù)此選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案，以保證零件的加工精度、表面質(zhì)量的要求.其內(nèi)容有① 零件加工工藝性分析;② 加工方法的選擇;③ 機(jī)床的選擇;④ 工裝的選擇;⑤加工區(qū)域規(guī)劃;⑥ 加工工藝路線規(guī)劃;⑦ 刀具的選擇;⑧ 切削參數(shù)的確定;⑨ 毛坯的合理選擇[1].

1 制定數(shù)控銑削加工工藝方案應(yīng)考慮的問(wèn)題

① 毛坯應(yīng)有充分的加工余量，穩(wěn)定的加工質(zhì)量;② 分析毛坯裝夾的適應(yīng)性，主要考慮毛坯在加工時(shí)定位和夾緊的可靠性與方便性;③ 分析毛坯的余量大小及均勻性;④ 盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸[2-3].主要是考慮在加工時(shí)要不要分層切削，分幾層切削.也要分析加工中與加工后的變形程度[4]，考慮是否應(yīng)采取預(yù)防性措施與補(bǔ)救措施.

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 選擇典型型腔

本試驗(yàn)加工零件的零件圖，如圖1所示.機(jī)床為漢川XK714G立式銑床;夾具為平口鉗;定位方式為側(cè)面定位;刀具為φ12高速鋼立式銑刀;材料為45鋼;編程坐標(biāo)系為工件上表面的中心點(diǎn)作為坐標(biāo)系原點(diǎn).

2.2 加工工藝方式路線對(duì)比圖形

加工工藝方式路線對(duì)比圖形，見(jiàn)圖1.其4種方式加工工藝方式路線的路徑分別為路徑1:A-B-F-E-H-G-C-D ;路徑2:H-G-F-E-A-B-C-D;路徑3:A-B-C-D-H-G-F-E;路徑4:E-F-G-H-D-C-B-A.

2.3 加工測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比

加工結(jié)果測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，見(jiàn)表1.

2.4 不同加工方式對(duì)應(yīng)的銑削程序的對(duì)比

不同加工方式對(duì)應(yīng)的銑削程序的對(duì)比，見(jiàn)表2.

圖2 加工工藝路徑對(duì)比圖形

表1 加工數(shù)據(jù)對(duì)比表

3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)于上述4種加工方式，根據(jù)零件圖的要求和加工零件的尺寸測(cè)量結(jié)果可知，方式一的加工路線無(wú)法保證25 mm及47 mm這兩個(gè)尺寸的加工精度，因此，采用方式一的加工是不合理的，其他3種方式都能夠保證加工精度要求.

在3種能夠保證加工尺寸精度的加工方式中，方式三的加工過(guò)程是采用從外到內(nèi)的模式來(lái)加工，從外到內(nèi)的加工模式能夠較好地避開(kāi)由于加工的原因影響工件剛度.但是，從走刀路徑來(lái)看，由內(nèi)到外的加工模式可以縮短空行程走刀時(shí)間.本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用的工件材料是45鋼，所以工件剛度受加工過(guò)程的影響不大，因此，可以考慮采用方式二和方式四.

根據(jù)上述可知，在這4種加工方式中，方式二和方式四是比較好的加工方案.但是，這2種方式之間還是存在著比較大的區(qū)別.可以從給出的NC程序來(lái)看，方式二是采用了G41，但是方式四采用了G42，這2種方式采用了不同的刀具半徑補(bǔ)償模式，也就造成了不一樣的影響.方式二采用了順銑[5]的加工模式，而方式四則采用了逆銑的加工模式，這2種不同的加工模式在本次加工過(guò)程中,方式二的順銑法切入時(shí)的切削厚度最大，逐漸減小到零，避免了在已加工表面的冷硬層上滑走過(guò)程.實(shí)踐表明，順銑法可以提高銑刀耐用度2～3倍，工件的表面粗糙度值可以降低些，尤其在銑削難加工材料時(shí)，效果更為顯著;順銑時(shí)工件受到縱向分力與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相同，而一般主運(yùn)動(dòng)的速度大于進(jìn)給速度，因此縱向分力有使接觸的螺紋傳動(dòng)面分離的趨勢(shì)，當(dāng)銑刀切到材料上的硬點(diǎn)或因切削厚度變化等原因，引起縱向分力增大，超過(guò)工作臺(tái)進(jìn)給摩擦阻力時(shí)，原是螺母副推動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式變成了由銑刀帶動(dòng)工作臺(tái)竄動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，引起進(jìn)給量突然增加，這種竄動(dòng)現(xiàn)象不但會(huì)引起“扎刀”，損壞加工表面，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使刀齒折斷或使工件夾具移位，甚至損壞機(jī)床.順銑時(shí)，刀齒每次都是由工件表面開(kāi)始切削，所以不宜用來(lái)加工有硬皮的工件.一般情況下，采用順銑時(shí)，首先要求銑床具有間隙消除機(jī)構(gòu)，能可靠地消除工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與螺母間的間隙，以防止銑削過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng).如果工作臺(tái)是由液壓驅(qū)動(dòng)則最為理想.其次，要求工件毛坯表面沒(méi)有硬皮，工藝系統(tǒng)要有足夠的剛性.如果以上條件能夠滿足時(shí)，應(yīng)盡量采用順銑，特別是對(duì)于難加工材料的銑削，采用順銑不僅可以減少切削變形，降低切削力和功率的消耗.

表2 不同加工方式對(duì)應(yīng)的銑削程序?qū)Ρ?/p>

而方式四的逆銑[5]，每個(gè)刀齒的切削厚度由零增至最大.但切削刃并非絕對(duì)鋒利，銑刀刃口處總有圓弧存在，刀齒不能立刻切入工件，而是在已加工表面上擠壓滑行，使該表面的硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了表面質(zhì)量，也使刀齒的磨損加劇.逆銑時(shí)，作用于工件上的垂直切削分力向上，有將工件抬起的趨勢(shì)，易引起振動(dòng)， 影響工件的夾緊.銑薄壁和剛度差的工件時(shí)影響更大.銑床工作臺(tái)[6]的移動(dòng)是由滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)的，絲杠螺母間有軸向間隙.逆銑時(shí)工件受到縱向分力與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相反，絲杠與螺母的傳動(dòng)工作面始終接觸，由螺母副推動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng).在不能消除絲杠螺母間隙的銑床上，只宜用逆銑，不宜用順銑.因此，上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程宜采用方式二.

4 結(jié) 論

從保證工件加工精度[7]的角度來(lái)看，在數(shù)控銑床上銑削輪廓時(shí)，確定如下銑削加工工藝路線的一般原則:

1) 根據(jù)零件圖上關(guān)鍵尺寸的精度要求，從加工工藝要求出發(fā)，選出能夠保證零件尺寸精度的一般路徑.

2) 對(duì)于同一輪廓，可以有多種加工路線保證零件的尺寸要求.那么，需要針對(duì)所使用的數(shù)控銑床類型和所采用的工件材質(zhì)作出判斷，確定所采用的工藝路線可以保證各項(xiàng)關(guān)鍵要求.

3) 在能夠滿足前兩點(diǎn)的要求上，從加工效率的角度出發(fā)，找出行程最短的路徑.通常通過(guò)合理選擇起刀點(diǎn)，合理安排空行程，減少走刀時(shí)間提高加工效率.

4) 安排合理的加工工藝路線時(shí)，要兼顧工序集中的原則.在一次裝夾中，盡可能使用同一把刀具完成較多的加工表面，以減少換刀次數(shù)，簡(jiǎn)化加工路線，縮短輔助時(shí)間.

總之，在數(shù)控銑削加工中，工藝路線確定的主要過(guò)程是在保證零件加工精度和表面粗糙度要求的前提下，盡量縮短加工路線，減少空行程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率.

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[5] 武亞平,孟瑾. 基于數(shù)控銑床刀具半徑補(bǔ)償?shù)捻樸姾湍驺奫J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,2009(7):179-180.

[6] 朱樹(shù)紅. 數(shù)控機(jī)床精度分析與研究[J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用,2008,21(2):34－35.

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(責(zé)任編輯: 李 華)

Inf l uence of NC Milling Process on Machining Precision

LI Li-ping
(Jimei Light Industry School, Xiamen 361022, China)

TG506

A

1008-5475(2011)01-0044-03

2010-11-19;

2010-12-15

李麗萍(1981-),女,江西贛州人,講師,碩士,主要從事數(shù)控技術(shù)教學(xué)研究.