加工模具零件的數(shù)控銑工藝改進(jìn)策略探討

龔真蕊

摘 要：隨著我國機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)不斷迅速發(fā)展，社會生產(chǎn)對機(jī)械加工精度的要求準(zhǔn)確性越高?，F(xiàn)如今，數(shù)控銑工工藝在機(jī)械零件生產(chǎn)加工中應(yīng)用非常廣泛，但是加工誤差問題也是其難以解決的問題。此文中對加工精度不高的問題進(jìn)行分析，從而提出數(shù)控銑床加工磨具零件中的特別注意事項(xiàng)和處理方法等，旨在全面提高模具零件加工精度。

關(guān)鍵詞：模具零件；數(shù)控銑工工藝；改進(jìn)；策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.048

0 引言

在市場經(jīng)濟(jì)條件下，我國機(jī)械加工技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，為提高我國社會生產(chǎn)力提供了巨大貢獻(xiàn)。當(dāng)今，各個(gè)行業(yè)對數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用愈加廣泛，包括模具、航天、汽車、機(jī)械、電子等領(lǐng)域。數(shù)控機(jī)床能夠有效的解決復(fù)雜零件加工問題，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了加工自動化，在很大程度上提高了模具零件生產(chǎn)效率，降低人工投入成本。但是在數(shù)控銑床工藝實(shí)際應(yīng)用中，依然存在著難以解決的問題。例如加工零件帶有斜面、結(jié)構(gòu)尺寸不精準(zhǔn)等。如果出現(xiàn)這一問題，就需要投入二次加工，甚至是多次加工，從而保障模具零件加工精度，降低了生產(chǎn)效率。就需要對數(shù)控銑床工藝進(jìn)行逐步改進(jìn)，從而提高模具零件加工質(zhì)量和加工效率。

1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展背景與特點(diǎn)

1.1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展背景

現(xiàn)如今，我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展尤為迅速，社會對模具產(chǎn)品的多樣性、功能性也提出了更高的要求。現(xiàn)如今市面上的模具產(chǎn)品更新速度逐漸增快，有好多品種小批量生產(chǎn)比重也不斷提升。再者，隨著現(xiàn)代航空運(yùn)輸和輕工消費(fèi)生產(chǎn)速度加快，各種復(fù)雜形式的零部件加工精度也不斷提高。在此背景下，數(shù)控加工技術(shù)會不斷朝向自動化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化方向發(fā)展，同時(shí)也對數(shù)控銑工藝改進(jìn)指明了方向。

1.2 數(shù)控銑工藝特點(diǎn)分析

（1）復(fù)雜工件加工能力強(qiáng)。數(shù)控銑工藝具有復(fù)雜工件加工的能力，例如數(shù)控銑加工輪船、機(jī)艙、國防軍工等，這些領(lǐng)域?qū)庸つ＞叩木确浅８?，并且工件結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜?？梢哉f數(shù)控銑工藝加工效果會直接影響到最終產(chǎn)品的使用情況。數(shù)控銑加工的可控性可以完成普通加工工具無法加工的復(fù)雜任務(wù)，因此在當(dāng)今各個(gè)加工工業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

（2）加工質(zhì)量高。數(shù)控銑工藝依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)程序控制實(shí)現(xiàn)自動化加工，工作人員只需要在控制終端中輸入相關(guān)的加工信息，即可保證加工質(zhì)量，從而避免人工操作的誤差問題。如果在加工過程中出現(xiàn)了誤差問題，可以通過調(diào)整數(shù)控系統(tǒng)軟件即可實(shí)現(xiàn)誤差矯正，非常便捷。

（3）加工效率高。相比傳統(tǒng)的模具加工工藝相比，數(shù)控銑工藝在零件加工中可以有效提高加工效率，特別是對于五面體加工中心和柔性單元等設(shè)備來說，在零件裝夾后即可實(shí)現(xiàn)絕大部分的施工，這樣即可避免多次裝夾所造成的加工誤差問題，減少服務(wù)操作流程，從而進(jìn)一步提高模具加工效率。

（4）柔性高。柔性主要是體現(xiàn)在進(jìn)行多種模具加工過程中，只需要對編程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)不同種類模具加工，通常不需要專門定制專用工具夾，這樣接口大大縮短模具生產(chǎn)周期，并且可以降低成本，從而更好的適應(yīng)各種模具加工，滿足批量生產(chǎn)的需求。

2 數(shù)控銑床加工工藝與問題

通過選用不同類型的銑刀，比較建工過程中刀具和所加工零件斜面接觸情況，對比數(shù)控銑床加工斜面零件精度，從而進(jìn)行深度探究。

2.1 倒角立銑刀加工

通常情況下，立銑刀加工中的刀具參數(shù)為：主軸速度為1200r/min；進(jìn)給量100 m m/m i n；平頭立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖倒角β=30 °。采用倒角立銑刀加工方法，加工表面會出現(xiàn)一定的殘留物，并且還多出了因?yàn)榈谰弑坏沟舨糠值臍埩舨糠?，因此，增加了表面上的殘留物，理想面和基?zhǔn)點(diǎn)的距離也不符合標(biāo)準(zhǔn)，想要處理掉基準(zhǔn)點(diǎn)中的殘留量，其理想面和所得面之間的距離也不符合標(biāo)準(zhǔn)，最終導(dǎo)致所得到的工件上存在一定的誤差問題。如果在此基礎(chǔ)上繼續(xù)加工制造，則沒有標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)線，這樣很難加工出符合設(shè)計(jì)尺寸的零部件。

2.2 不倒角立銑刀加工方法

刀具加工參數(shù)：主軸速度1200r /m i n；進(jìn)給量100 mm/m i n；立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖半徑為R=0。為了能夠更好觀察數(shù)控機(jī)床的加工情況，在理論上可以將刀具和斜面接觸情況進(jìn)行理想化設(shè)計(jì)，沿著模具零件的峰、谷兩側(cè)進(jìn)行加工，但是在實(shí)際應(yīng)用中，加工表面依然存在殘留問題，可以通過精加工工序去除殘留量，并得到要求尺寸。如果在刀具加工參數(shù)設(shè)置過程中，降低加工增量值，可以得到更小的峰值，因此表面殘留量也會有所降低，同時(shí)也能夠降低加工難度。但實(shí)際加工中恰恰相反，不僅會增加工序、增加加工時(shí)間，同時(shí)也會降低工作效率?？梢?，不倒角立銑刀加工方法理論上非常理想，但是在實(shí)踐中有著各種問題，倒角不可能為零，如果刀具不倒角會大大降低強(qiáng)度和剛度，提高刀具的磨損度，甚至出現(xiàn)崩刃問題，加工出的零件也表面粗糙、不夠理想。因此不會采用不倒角立銑刀加工法。

3 加工模具零件的數(shù)控銑工藝改進(jìn)策略

上述表明，如果采用不倒角銑刀能夠保障加工質(zhì)量，想要得到更加理想的斜面，需要在銑削之后進(jìn)行精加工處理掉斜面刀痕即可，但該種方法會導(dǎo)致刀具磨損和崩刃問題，因此不采用不倒角立銑刀。為了能夠提高加工精度和降低表面粗糙度，可以從以下幾點(diǎn)出發(fā)：

3.1 改進(jìn)加工方式

在加工過程中，需要保證刀具斜面上的穩(wěn)定性，不能突然變化刀具的運(yùn)動方向，在斜面和斜面間的圓弧位置需要降低銑削給進(jìn)速度。道具與零件斜面一旦接觸，后刀面和零件會生產(chǎn)較大的摩擦力，這種情況會產(chǎn)生刀具共振問題，在刀具運(yùn)行到斜面圓弧位置時(shí)，切入角和銑削長度也會增加，銑削切削度會變薄。由于銑刀的彈性形變會造成讓刀現(xiàn)象，再加上逆銑時(shí)和順銑時(shí)的狀態(tài)不同，彈性變形會產(chǎn)生共振，從而造成過切問題。這就需要關(guān)注切削量，由于切削量選擇是否合理直接影響著整個(gè)零件加工質(zhì)量。這就需要控制好切削量和切削速度，降低共振現(xiàn)象，這樣即可保證加工出更加理想的加工面。如果剛度允許的條件下，需要保證切削量（切削深度）與加工深度相等，這樣對降低走刀次數(shù)有著很好的作用。

3.2 合理設(shè)置道具路徑

在設(shè)置銑刀加工路徑時(shí)，需要掌握模具零件的加工精度和表面粗糙度，同時(shí)要盡量減少走刀路線，降低空刀幾率。可以在零件相鄰兩行切刀路之間采用一定半徑的孤獨(dú)給予過渡，在軟件所提供道路光順化設(shè)置之后，相鄰行切路中的行間移刀中增加一定半徑的圓弧過渡，并在另外一側(cè)進(jìn)行過渡設(shè)置，這樣即可避免出現(xiàn)兩次走到之間突然轉(zhuǎn)彎的情況，讓銑刀更加自然移動到下一個(gè)加工路線上。如果加工斜面是等高的情況，可以采用一定半徑的圓弧過渡方法。在兩個(gè)模具兩層間增加半圓弧度孤獨(dú)，這樣不僅能夠滿足刀路平滑需求，同時(shí)也能夠緩解螺旋下刀減少切削阻力問題，大大降低道具的磨損度。

3.3 內(nèi)斜面采用螺旋進(jìn)刀

由于垂直下刀會導(dǎo)致切削速度降低，增加銑刀和模具之間的切削力，從而提高銑刀的磨損度，同時(shí)也會提高模具表面的粗糙度。而選擇螺旋進(jìn)刀形式可以有效預(yù)防此類問題。在應(yīng)用螺旋進(jìn)刀過程中，需要設(shè)置一個(gè)合理的螺旋直徑范圍，如果螺旋直徑小于設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)會自動降低螺旋直徑，直到能夠下刀為止。同時(shí)，在應(yīng)用中有可能造成螺旋直徑過小，這樣就與垂直下刀無異，這就需要采用斜坡下刀方法，但是反復(fù)斜坡下刀會產(chǎn)生振動現(xiàn)象，在模具表面留下刀痕。這就要在加工帶曲面的模具時(shí)，合理選擇加工方法。在精加工時(shí)，如果道具行間距離過小，即使采用一定半徑圓弧過渡也會因?yàn)橹睆教《a(chǎn)生近乎直線過渡，這時(shí)就需要采用擺線進(jìn)給的方法進(jìn)行加工，也就是通過兩個(gè)刀具之間的距離，從而避免產(chǎn)生半徑弧度過小而產(chǎn)生直線過渡問題，從而保證模具零件的加工質(zhì)量。

3.4 優(yōu)化數(shù)控銑加工流程

通常情況下，數(shù)控銑加工模具需要做好前期準(zhǔn)備、方案設(shè)計(jì)、編程、最后定型四個(gè)環(huán)節(jié)。在前期準(zhǔn)備中，要提前設(shè)定模具零件，實(shí)現(xiàn)將可能出現(xiàn)的情況提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，找出在實(shí)際加工中可能出現(xiàn)的問題，掌握所有數(shù)據(jù)信息，并針對問題提出合理的建議；在設(shè)計(jì)方案中，需要結(jié)合車間實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，細(xì)化到每個(gè)加工細(xì)節(jié)，將所有加工資源，如道具、設(shè)備機(jī)床等進(jìn)行分析，規(guī)定產(chǎn)品型號數(shù)據(jù)；編程環(huán)節(jié)作為中心環(huán)節(jié)，需要重點(diǎn)考慮不同加工零件的作用與功能，最大限度上發(fā)揮生產(chǎn)工具價(jià)值，能夠結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行自動化加工，通過前期準(zhǔn)備方案設(shè)計(jì)好道具運(yùn)行軌跡，之后通過模擬演練的方法觀察軌跡是否可行，如果存在偏差需要進(jìn)行調(diào)整；定型環(huán)節(jié)需要從頭到尾檢查整個(gè)流程的正確性，提高驗(yàn)收質(zhì)量品質(zhì)，從而不斷優(yōu)化加工工藝，保證加工中不會出現(xiàn)任何問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，由于數(shù)控銑工藝在實(shí)際應(yīng)用過程中，加工模具零件的尺寸誤差較大，并且斜面之間的弧度處會產(chǎn)生明顯的加工痕跡。這就需要加強(qiáng)對加工工藝的分析，提出相應(yīng)的應(yīng)對方案，抓住在加工過程中的應(yīng)對事項(xiàng)，從改變傳統(tǒng)立銑刀加工工藝的弊端，提高模具零件的加工精度。

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