數(shù)控銑加工工藝編制初探

摘要：從數(shù)控銑實操角度出發(fā)，提出了數(shù)控銑加工過程中編制加工工藝時需要考慮的要素及原則，分析了如何高效、安全地進(jìn)行數(shù)控銑加工的策略。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削;工藝編制;安全操作

0 ? ?引言

隨著我國大力推進(jìn)實施2025制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，近年來先進(jìn)制造業(yè)得到迅猛發(fā)展，數(shù)控加工在高精密零部件加工中發(fā)揮了重要作用。數(shù)控銑削在新產(chǎn)品開發(fā)、模具加工等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。因此，做好數(shù)控銑加工的工藝優(yōu)化研究，對于促進(jìn)數(shù)控加工這項工藝技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有積極意義。

1 ? ?數(shù)控銑工藝概述

數(shù)控銑削加工應(yīng)用范圍較廣，適應(yīng)性強(qiáng)，對于工藝編制的科學(xué)性要求較高，不僅需要將普通加工工藝的思想和方法融入到數(shù)控加工工藝中，還需要結(jié)合數(shù)控銑加工的特點，進(jìn)行周密、細(xì)致的工藝規(guī)劃和設(shè)計，在精確分析加工圖紙的基礎(chǔ)上，進(jìn)行最佳的工藝方案設(shè)計。數(shù)控銑工藝編制是在分析圖紙精度后，圍繞機(jī)床、工件、夾具、刀具、加工程序、切削用量、工序與工步劃分、走刀路線設(shè)計、檢驗手段與頻次、操作過程管理等方面進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計。

2 ? ?數(shù)控銑工藝規(guī)劃方案

2.1 ? ?工藝規(guī)劃

工藝員進(jìn)行零件編程時，首先仔細(xì)研讀圖紙上的尺寸公差及技術(shù)要求，并進(jìn)行工藝可行性分析，若現(xiàn)有的軟硬件可以滿足加工要求，便從機(jī)床、工件、夾具、刀具等方面開始擬定加工工藝方案和切削方法。

2.2 ? ?數(shù)控加工工藝分析內(nèi)容與步驟

（1）選擇機(jī)床類型和規(guī)格。（2）對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)控加工工藝性分析。（3）具體加工方法與加工方案的擬定。（4）工序與工步的劃分，需考慮工序中間測量。（5）零件的安裝及夾具的選用與安裝方案。（6）刀具與切削參數(shù)的選擇。（7）對刀點和換刀點、加工坐標(biāo)系的選擇。（8）刀具走刀路徑規(guī)劃。（9）加工路線規(guī)劃與設(shè)計。（10）檢驗方法與頻次、檢具的選擇。

擬定數(shù)控工藝方案、編寫數(shù)控程序時，注意遵循與工藝內(nèi)容的統(tǒng)一性、符合性、靈活性、方便性原則。工藝編制是決定數(shù)控加工成敗的關(guān)鍵和前期條件。工藝員不僅需要學(xué)習(xí)借鑒相關(guān)知識，更重要的是自身要積累大量實操經(jīng)驗。一種零件的工藝加工方案經(jīng)過實操驗證和不斷優(yōu)化后，要及時形成工藝技術(shù)文件，為今后該零件的批量生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)，最大限度發(fā)揮出數(shù)控加工的特有優(yōu)勢。

其中，合理的加工參數(shù)選擇取決于長期的生產(chǎn)加工實踐經(jīng)驗和公式。

筆者通過自身加工實踐統(tǒng)計出了數(shù)控銑削加工切削速度參考值，如表1所示，可供相關(guān)人員參考。

3 ? ?銑削加工編排考慮要素

3.1 ? ?機(jī)床方面

（1）功率容量：檢查功率和機(jī)床剛性，確保機(jī)床能使用所需的銑刀直徑。（2）冷卻液：選擇合適類型的冷卻液，注意加工中冷卻液的流量應(yīng)合適;在不使用冷卻液時需保證刀具能較好地銑削及保證工件加工質(zhì)量。（3）選擇氣體冷卻方式時注意氣源供應(yīng)量。（4）有關(guān)維護(hù)：遵循刀具參數(shù)說明確定切削參數(shù)，始終監(jiān)控工件的銑削狀態(tài)，通過加工部位和刀具尺寸，觀察刀具磨損情況，有少量磨損及時調(diào)整刀補(bǔ)值。

3.2 ? ?工件方面

（1）工件的穩(wěn)定性：工件夾緊狀況和重復(fù)定位精度。（2）工件材料與刀具合理配置。（3）工件或毛坯尺寸的一致性;待加工表面的質(zhì)量要求。

3.3 ? ?刀具與夾具方面

（1）銑刀直徑：根據(jù)工件寬帶選擇正確的直徑。（2）刀片模型：盡量使用正前角可轉(zhuǎn)位刀片，以確保平穩(wěn)切削和最低功耗。（3）選擇正確的銑刀齒距;使用正確的銑刀齒距，確保無過多的刀片參與切削，避免震動。（4）刀片材質(zhì)：按工件材料及精度要求，選擇刀具刀片槽型和材質(zhì)。（5）主偏角：選擇最合適的主偏角，90°主偏角用于銑削帶臺階的平面。（6）減震銑刀：對于超過刀具直徑4倍的較長懸伸，震動趨勢會變明顯，使用減震刀具能顯著提高生產(chǎn)效率。（7）銑刀位置：裝夾銑刀時注意伸出長度，既要保證伸出夾套的長度大于銑削的深度，又要避免過長，同時還需要將冷卻管調(diào)整至合適位置，經(jīng)試噴淋，保證在完成所有銑削時都能夠始終有冷卻液。（8）懸伸長度;加工時使主軸上的刀具懸出的長度盡可能短。（9）工件伸出夾具的部位略微大于切深。

3.4 ? ?加工策略

（1）銑削方向：盡可能使用順銑。（2）合理規(guī)劃銑刀路徑：優(yōu)先選擇圓弧方式切入切出，退刀時切削厚度始終為零，從而能實現(xiàn)更高的進(jìn)給和保證更長的刀具壽命。（3）對于窄槽及薄壁部位銑削時，選擇的切削參數(shù)要適宜吃刀。（4）使用正確的進(jìn)給：使用推薦的最大切削厚度，確保所用刀具的正確進(jìn)給，以實現(xiàn)高效的切削效率。（5）盡可能集中工序，減少工件安裝次數(shù)與換刀次數(shù);多選用復(fù)合刀具。

3.5 ? ?加工程序、檢測與加工過程管控

（1）換刀點和第二參考點要依據(jù)加工工藝精心選擇。（2）善用局部坐標(biāo)系、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)等編程技巧優(yōu)化、簡化加工程序。（3）檢測：首次加工要進(jìn)行檢測，有效設(shè)置中間測量值。（4）更換工件時檢查刀具磨損情況。（5）加工過程始終關(guān)注機(jī)床有無異響、刀具冷切狀況、排屑狀況。

4 ? ?編制數(shù)控加工工藝卡

及時將經(jīng)實操驗證和工藝優(yōu)化后的數(shù)據(jù)填到工藝卡中，如表2所示。

工藝卡片內(nèi)容經(jīng)優(yōu)化固定后，將為今后的批量生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

5 ? ?數(shù)控銑實操加工

數(shù)控加工的首件試切非常重要，按照規(guī)范操作步驟來進(jìn)行，一般都能夠避免撞刀，達(dá)到編程中的尺寸要求。在加工時，操作者需要進(jìn)行過程管控，具體可從以下方面來避免撞刀的發(fā)生：（1）循環(huán)啟動前需要再次確認(rèn)坐標(biāo)系、刀具補(bǔ)償值與加工程序的一致性。（2）確認(rèn)刀具、夾具、工件裝牢夾緊，防止刀具型號錯拿。（3）裝刀和夾緊工件的動作必須一氣呵成，防止中間出現(xiàn)遺漏而造成沒有夾緊的情況發(fā)生。（4）G00快速逼近工件及加工結(jié)束后的退刀需用G01直線插補(bǔ)且要注意方向。（5）子程序的開始段、結(jié)束段與主程序中相關(guān)程序段的數(shù)值、程序代碼要相互符合。（6）要隨時觀察刀具磨損狀態(tài)、冷卻情況、排屑情況、加工時的震動及異響情況，有異常及時處理。

6 ? ?結(jié)語

本文通過分析數(shù)控銑工藝編制中需要考慮的各要素，提出了具體的工藝編制方案，對于數(shù)控銑編程及操作人員安全、規(guī)范、高效地進(jìn)行數(shù)控銑削加工具有較好的借鑒意義。

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收稿日期：2020-02-10

作者簡介：徐俊（1973—），男，安徽六安人，技師，研究方向：數(shù)控加工與機(jī)床維修。