數(shù)銑加工薄壁零件工藝設(shè)計(jì)

原俊卿

摘 要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)水平也得到了不斷提高。薄壁零件具有節(jié)省原材料、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，是一種高精度零件。目前，我國(guó)薄壁零件的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，各行各業(yè)對(duì)其需求量也越來(lái)越多，從而給數(shù)銑加工薄壁零件工藝提出了更高的要求。本篇論文主要分析并探討數(shù)銑加工薄壁零件的工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)銑；加工；薄壁零件；工藝設(shè)計(jì)

隨著數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展與進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床受到了科技界與工業(yè)界的高度關(guān)注與普遍重視。目前，發(fā)展數(shù)控機(jī)床是我國(guó)機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)行業(yè)技術(shù)改造與持續(xù)發(fā)展的必由之路，其為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化奠定了良好的基礎(chǔ)。薄壁零件作為一種高精度零件，在很多關(guān)系到我國(guó)國(guó)計(jì)民生的行業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。

本篇論文以圖1所示零件為例，探討數(shù)銑加工薄壁零件工藝設(shè)計(jì)。該零件的基本結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

零件的最外端是一個(gè)長(zhǎng)方體，其尺寸為120mm×80mm ×27mm；零件四角的中心處各有一凹形缺口，呈中心對(duì)稱，直徑為12mm；零件的中心有一個(gè)圓形臺(tái)階，直徑為46mm，高度為4mm；圓形臺(tái)階上是一個(gè)薄壁設(shè)計(jì)，呈正五邊形，高度為6mm，壁厚為0.88mm，此處為本次數(shù)銑加工中的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。倒圓角之后使其與零件的圓形臺(tái)階相切，倒角為45°，于正五邊形的中間處設(shè)計(jì)一個(gè)半徑為4mm的圓弧；Ra3.2。本零件的加工要求比較高，因此，本研究所選擇的加工思路如下。

第一，進(jìn)行粗加工。粗加工的具體步驟：首先，選取一個(gè)合適的毛坯，其尺寸應(yīng)略大于零件設(shè)計(jì)尺寸，本次所選的毛坯尺寸為122mm×82mm×30mm；其次，采取面銑的方式，將毛坯的上、下各銑去1.5mm，從而使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求的高度（27mm），之后再銑去長(zhǎng)度與寬度上的2mm。這屬于整體開(kāi)粗，此時(shí)可以選用的曲面刀具路徑主要有3種，即平行銑削、挖槽式銑削以及等高外形銑削。按照設(shè)計(jì)要求，本次選擇的曲面刀具路徑是挖槽式銑削，原因在于這種路徑可以在走刀、抬刀次數(shù)比較少的條件下，把零件多處設(shè)計(jì)的大體輪廓加工出來(lái)，不僅有效縮短了曲面刀具路徑，還可以有效提高加工效率。在使用挖槽式銑削這種路徑進(jìn)行粗加工的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)遵循邊界外下刀的加工原則。此時(shí)，邊界的選擇就顯得尤為重要，應(yīng)當(dāng)引起高度注意的是零件中的薄壁部分。在接下來(lái)進(jìn)行精加工過(guò)程中，如果所選銑刀的直徑比較大，就極易導(dǎo)致薄壁出現(xiàn)變形。針對(duì)這樣的問(wèn)題，在進(jìn)行粗加工的時(shí)候需要留出充足的余量（本次為0.6mm），由于薄壁的設(shè)計(jì)尺寸是0.88mm，因此，在粗加工結(jié)束后應(yīng)當(dāng)使壁厚保持在1.48mm左右。

第二，進(jìn)行半精加工。這一步驟的主要目的是將粗加工完成后剩余的殘留料去除，以消除因殘留料過(guò)多而對(duì)接下來(lái)的精加工造成的影響。此處選用的曲面刀具路徑是等高外形銑削，選擇的刀具是直徑為8mm的平底刀，并留出充足的余量（本次為0.3mm）。在進(jìn)行半精加工的過(guò)程中，使用道具對(duì)X、Y平面進(jìn)行輪廓切削，在切削完一個(gè)平面之后，使刀具沿著Z軸進(jìn)行平移，再對(duì)下一平面進(jìn)行切削，直到所有平面切削完成為止。

第三，進(jìn)行精加工。按照設(shè)計(jì)，零件最小曲面半徑是4mm，所以，此處選用半徑為3mm的球刀，并設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速為2700轉(zhuǎn)/min到2800轉(zhuǎn)/min、切削間距為0.1mm，在進(jìn)行切削的過(guò)程中，速度選擇比較小，從而可以保證零件的表面粗糙度。

第四，進(jìn)行清角加工。因?yàn)樵诰庸さ倪^(guò)程中使用的是半徑為3mm的球刀，所以在圓弧與圓間的連接處會(huì)存在殘留料，因此需要進(jìn)行清角。此時(shí)，應(yīng)選用直徑為8mm的平底刀。

第五，進(jìn)行孔加工。按照設(shè)計(jì)，零件四角的中心處各有一直徑為12mm的通孔，因此需要進(jìn)行孔加工。首先，在中心打一個(gè)中心孔；其次，使用直徑為6mm的鉆頭進(jìn)行鉆孔，使孔有所擴(kuò)大；最后，再使用直徑為12mm的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，使其達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸。采用深孔啄鉆的鉆孔刀路，這是因?yàn)樯羁鬃你@方式可以改變刀具的回退高度，排屑效果也比較好。

綜上，若想加工出符合標(biāo)準(zhǔn)的、質(zhì)量比較高的薄壁零件，必須根據(jù)實(shí)際加工情況，解決其在加工過(guò)程中極易出現(xiàn)的變形問(wèn)題，還要綜合考慮零件的生產(chǎn)效率、表面粗糙程度。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽(yáng)坤源.數(shù)銑加工薄壁零件工藝設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，（13）：36.

（作者單位：浙江寧波第二技師學(xué)院）