數控銑床加工工藝及加工質量探討

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一、引言

目前很多企業都采用數控加工來實現自動化，數控銑床的應用越來越廣泛。如何保證和提高數控銑床的加工質量顯得非常重要。

二、數控銑的工藝分析

數控銑床是在普通銑床的基礎上發展起來的，兩者的加工工藝基本相同。工藝分析是對零件進行數控加工的前期準備。如果工藝分析不周全，工藝處理不合理，會導致數控加工時出現錯誤，嚴重的會出現廢品。因此，保證和提高零件的加工質量和生產效率的關鍵是正確、合理地對零件進行工藝分析。認真仔細地分析零件圖，確定工件的裝夾方式，正確選擇數控機床，確定數控加工刀具、正確選擇切削用量，正確設置進退刀方式等是工藝分析的重要內容。故數控銑床在加工時應注意以下幾個方面。第一，正確合理地選擇夾具：其一，盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具，數控銑零件大多為方形或箱體零件，可采用平口鉗或壓板進行裝夾；其二，裝夾時應盡量采用基準重合原則，可以避免基準不重合誤差。[1]第二，合理選擇刀具。銑刀的種類有很多，根據零件的形狀、零件的加工精度及表面質量的要求以及生產效率等因素合理選擇刀具：一是根據零件特征，加工平面和臺階面應選擇面銑刀，加工凹槽應選擇立銑刀，加工型腔、三維曲面等應選擇球頭銑刀等；二是根據加工方式，粗加工時應選擇強度高、可轉位刀片刀具，以便滿足粗銑時大背吃刀量、大進給量的要求，同時通過更換刀片降低成本。精加工時應選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求；三是合理選擇銑削用量。在銑削過程中所選用的切削用量稱為銑削用量。銑削用量的要素包括銑削速度Vc、進給率f、背吃刀量ap和銑削寬度ae,銑削時，由于采用的銑削方式和選用的銑刀不同，背吃刀量ap和銑削寬度ae的表示也不同：其一，背吃刀量或銑削寬度的選擇。背吃刀量或銑削寬度的選取主要由加工余量和對表面質量的要求決定。在工件表面粗糙度值要求較大時，粗銑一次進給就可以達到要求；在工件表面粗糙度值要求較小時，可分粗銑和半精銑兩步進行；在工件表面粗糙度值要求很小時，可分粗銑、半精銑和精銑三步進行；其二，進給量和進給速度的選取。切削時的進給速度應與主軸轉速和背吃刀量等切削用量相適應，不能顧此失彼。工件剛度差或刀具強度低時，應取小值。加工精度和表面粗糙度要求較高時，進給量應選得小些，但不能選得過小，過小的進給量反而會使表面粗糙度增大。輪廓加工中，選擇進給量時還應注意輪廓拐角處的“超程”和“欠程”問題。另外，在切削過程中，由于切削力的作用，使機床、工件和刀具的工藝系統產生變形，從而使刀具產生滯后，在拐角處會產生欠程現象，采用增加減速程序段或暫停程序的方法減少由此產生的欠程現象。選取切削速度時應按以下原則：粗銑時切削負荷大，Vc應取小值；精銑時，為減小表面粗糙度值，Vc取大值；采用可轉位硬質合金銑刀時，Vc可取較大值；實際銑削后，如發現銑刀壽命太低，應適當降低Vc。[2]第三，合理選擇切削液。切削液的作用是為了提高切削加工效果。切削液的種類也很多，在加工中應按實際的材料、加工方法以及機床等因素綜合考慮后再選擇。例如高速鋼刀具熱硬性差，一般應使用切削液；切削銅、鋁及其合金，不能使用含硫的切削液；切削鎂合金，不能使用水基切削液，以免引起燃燒。第四，確定加工路線。加工路線是指刀具相對零件的運動軌跡和方向。刀具在切入和切離工件時，應沿外輪廓曲線延長線的切向切入和切離工件，以避免在切入和切出處產生刀具的刻痕而影響表面質量，保證零件外輪廓曲線平滑過渡。內輪廓的加工主要是要解決Z向切深進刀的問題，通常加工內輪廓的Z向進刀方式主要有以下幾種：垂直切深進刀、在工藝孔中進刀、三軸聯動斜線進刀、三軸聯動螺旋形進刀。與此同時，在保證加工精度和表面粗糙度的前提下，應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。第五，加工余量的確定。加工余量可通過經驗估算法、查表修正法、分析計算法來確定，確定加工余量應遵從以下原則：一是總加工余量和工序余量要分別確定；二是大零件取大余量。零件越大，切削力、內應力引起的變形越大，所以對余量要求也越大；三是余量要充分，防止因毛坯表面缺陷未能完全切除即達到規定的尺寸要求而致使工件報廢；四是，采用最小加工余量原則。在保證加工精度和加工質量的前提下，余量越小越好，以縮短加工時間，同時減少材料消耗，降低加工成本。

三、編制程序保證尺寸精度

第一，修改程序保證尺寸。在數控加工中，人們經常采用這樣的方式進行加工：程序自動運行后，進行測量，發現工件尺寸達不到要求，而且尺寸變化無規律。針對這種情況，可利用修改程序的方法來保證加工質量。如圖中要求Φ30mm，實際測量為Φ30.06mm，可在軟件中將加工余量減少0.03（單邊值）。第二，修改刀補保證尺寸。若加工中尺寸變化有規律，如X和Y向的尺寸全部都比圖中尺寸大0.1mm，可通過修改刀補的方法保證加工精度。具體方法是：將該號刀的刀補減小0.05mm。

四、結束語

總之，要保證零件在數控銑床上的加工質量和加工效率，必須充分對零件進行合理的工藝分析、按圖紙要求編寫加工程序，掌握數控銑床的操作技能，并進行全程控制。

作者:何越進 單位:廣東省佛山市南海技師學院

參考文獻：

[1]數控加工工藝學/人力資源和社會保障部教材辦公室組織編寫.—3版.—北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

[2]機械制造工藝基礎/人力資源和社會保障部教材辦公室組織編寫.—6版.—北京：中國勞動社會保障出版社，2011.