技能考證類零件的數(shù)控加工方法及技巧

劉小娟

(中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，廣東中山528404)

本文所討論加工的是一個(gè)數(shù)控銑中級(jí)工實(shí)操試題，從圖面上看(如圖1所示)零件特征并不復(fù)雜，但材料去除率較大，并對(duì)加工中相關(guān)槽深以及表面粗糙度都有一定要求。該試題突出考核了工藝、自動(dòng)編程、操作的綜合能力要求。在本文中，擬重點(diǎn)分析講解一下關(guān)鍵自動(dòng)編程的方法及應(yīng)試技巧，因?yàn)閿?shù)控編程是數(shù)控加工核心能力，編程的技巧、效率會(huì)直接影響到試題的比賽成績(jī)。同時(shí)本文的分析內(nèi)容也對(duì)實(shí)際操作崗位職工提高數(shù)控加工技能有一定的指導(dǎo)意義。

1 零件的工藝分析

該零件主要由平面、外輪廓、錐臺(tái)面及孔系組成。其中各個(gè)加工表面處要求表面粗糙度Ra為3.2 μm，配分為10分;尺寸要求中對(duì)矩形圓角槽深5 mm、橢圓槽深10 mm以及錐臺(tái)高度10 mm精度要求較高，配分各為10分。該零件的材料為100 mm×60 mm×20 mm的鋁。

根據(jù)上述分析，我們對(duì)工件錐臺(tái)的粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，以保證表面粗糙度要求。加工后為了保證高度方向各個(gè)尺寸的精度以及避免不同加工部位換刀而造成底面出現(xiàn)臺(tái)階面現(xiàn)象(如圖2所示)，我們?cè)诩庸ぷ詈笫褂幂^小的立銑刀對(duì)整個(gè)工件進(jìn)行一次二維挖槽殘料清根加工。為了自動(dòng)編程方便，工件坐標(biāo)系X、Y零點(diǎn)建立在毛坯中心處，Z方向建立在工件上表面。

2 如何正確應(yīng)用編程及操作技巧

下面針對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工要求，通過(guò)分析考生技能考證過(guò)程中容易出現(xiàn)的各類問(wèn)題，我們?cè)诶肕asterCAM X2軟件自動(dòng)編程及加工過(guò)程中采取了一定的改進(jìn)方法與技巧，最終可以使得考生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，能以較高的質(zhì)量完成工件的加工，取得好的成績(jī)。

2.1 二維面銑加工

考生在考證過(guò)程中時(shí)間是一個(gè)影響考證通過(guò)與否的關(guān)鍵因素。在考證加工過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，為了滿足加工表面粗糙度要求，絕大多數(shù)考生都會(huì)對(duì)整個(gè)毛坯工件表面利用φ20 mm的立銑刀進(jìn)行面銑。其實(shí)經(jīng)過(guò)分析，除了矩形圓角臺(tái)上表面需要單獨(dú)進(jìn)行面銑外，工件其他部分表面均不需要進(jìn)行面銑，因?yàn)樵诤罄m(xù)加工過(guò)程中都要將那些材料在其他工步中銑掉，所以我們?cè)诘谝徊矫驺娺^(guò)程中所選擇的面就是矩形圓角臺(tái)上表面(如圖3所示)，這樣可以節(jié)省加工時(shí)間。

面銑時(shí)我們所選用的刀具是φ20 mm的立銑刀，主要參數(shù)設(shè)置如圖4。為了使得造型及后續(xù)加工編程過(guò)程中，相關(guān)Z方向深度參數(shù)根據(jù)工件坐標(biāo)系設(shè)置的方便，減少出錯(cuò)幾率，我們可將面銑深度設(shè)置為0。此時(shí)并不是代表不銑面，而是對(duì)刀的時(shí)候可以讓刀具Z方向的工件設(shè)置在毛坯表面稍下一點(diǎn)，這樣可以很方便地銑掉要銑表面，并且對(duì)刀過(guò)程方便、直接。在對(duì)刀過(guò)程中Z方向?qū)Φ饵c(diǎn)最好選擇在所選加工區(qū)域之內(nèi)，減少工件表面刀痕。

2．2 毛坯材料開(kāi)粗加工

為了大量去除毛坯多余材料，首先我們選擇φ20 mm的立銑刀對(duì)工件進(jìn)行二維外形銑加工，將兩個(gè)臺(tái)體周圍的大量多余材料去除掉，并將棱錐臺(tái)上表面銑掉2 mm。

在此處用φ20 mm的立銑刀進(jìn)行外形銑削的時(shí)候，為了解決由于后續(xù)工步中使用φ6 mm的立銑刀進(jìn)行兩個(gè)臺(tái)體之間10 mm寬的材料去除后，不至于由于兩次對(duì)刀的誤差而產(chǎn)生圖2所示臺(tái)階面的現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)置此處外形銑削深度并不為-12 mm，而設(shè)置為-11.6 mm。剩余-0.4 mm在后續(xù)利用φ6 mm的立銑刀進(jìn)行底平面殘料清根時(shí)一次性加工去除，這樣就保證了消除兩次使用不同刀具加工、由于對(duì)刀而產(chǎn)生的誤差，外形及挖槽邊界如圖5所示。

2．3 φ6 mm的立銑刀進(jìn)行挖槽及外形銑

為了加工出兩個(gè)臺(tái)體內(nèi)部的矩形圓角內(nèi)槽以及橢圓內(nèi)槽，根據(jù)零件內(nèi)槽特點(diǎn)我們選用φ6 mm的立銑刀先對(duì)內(nèi)槽進(jìn)行加工，挖槽的邊界分別是20 mm×10 mm的圓角矩形以及棱錐臺(tái)內(nèi)部的橢圓。在這兩次挖槽過(guò)程中為了減少對(duì)刀具的磨損及斷刀現(xiàn)象的發(fā)生，我們采用了螺旋下刀方式，挖槽過(guò)程中相關(guān)參數(shù)設(shè)置如圖6所示。

為了銑掉兩個(gè)臺(tái)體之間大量的多余材料，我們選用φ6 mm的立銑刀采取外形銑削的方式，所選取的外形邊界為20 mm×40 mm的圓角矩形。部分參數(shù)設(shè)置如圖7。

注意在換刀為φ6 mm刀具的時(shí)候，對(duì)刀Z方向位置的選擇最好選擇在臺(tái)體要挖掉的小矩形圓角槽表面上，可以減少最終加工工件表面上的對(duì)刀痕跡。

2．4 棱錐臺(tái)側(cè)面進(jìn)行曲面等高外形粗、精加工

對(duì)于棱錐臺(tái)側(cè)面有一定的傾斜度，因此我們采用常用的曲面等高外形加工方式進(jìn)行粗、精加工。為了減少換刀次數(shù)，我們?nèi)匀徊捎忙? mm的立銑刀進(jìn)行加工。圖8是考生經(jīng)過(guò)粗、精加工后錐臺(tái)的側(cè)壁，可以看到精加工后的側(cè)壁粗糙度值仍然很大。其原因是由于考生在粗加工過(guò)程中沒(méi)有留加工余量所致。所以我們?cè)诖旨庸み^(guò)程中應(yīng)該留0.3 mm的加工余量，這樣經(jīng)過(guò)后續(xù)精加工后的錐臺(tái)側(cè)壁表面粗糙度才能合乎要求，如圖9所示。為了提高加工效率，節(jié)省加工時(shí)間，在錐臺(tái)粗加工時(shí)設(shè)置相關(guān)加工參數(shù)如圖10所示。

2.5 挖槽殘料清角及鉆孔加工

為了提高工件底面的加工質(zhì)量，消除由于兩次使用刀具對(duì)刀而產(chǎn)生的誤差，我們?cè)谧詈罂梢允褂忙? mm的立銑刀進(jìn)行一次挖槽殘料清根加工，所選取的挖槽邊界如圖11所示。最終加工出的零件如圖12所示，底面表面粗糙度合乎要求。

本加工所選用的鉆頭為φ5 mm的鉆頭，由于鉆孔深度較深，所以選用深孔啄鉆方式，這樣有利于斷屑和排屑。

3 結(jié)語(yǔ)

上述技能考證典型零件的數(shù)控自動(dòng)編程加工方法是在通過(guò)對(duì)學(xué)生考證加工過(guò)程中出現(xiàn)的若干問(wèn)題分析后，優(yōu)化改進(jìn)的自動(dòng)編程加工方法及技巧，學(xué)生容易掌握及理解。要想在數(shù)控技能考證中取得好的成績(jī)，首先要有扎實(shí)的自動(dòng)編程基礎(chǔ)，另外還要掌握一些實(shí)踐中得出的技巧等，這樣才能有效節(jié)約寶貴的比賽時(shí)間。另外在平時(shí)的實(shí)際工作中運(yùn)用這些技巧也能有利于提高產(chǎn)品的加工效率。

［1］陳思義.掌握編程技巧，提高數(shù)控加工效率［J］.科技信息，2010(3):101.

［2］胡素云.Mastercam X2中文版數(shù)控加工實(shí)例精解［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［3］李傳民，王向麗，胡仁喜.Mastercam X MR2中文版標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例教程［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.