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1、加工中心配合件的加工分析 摘要：随着科技的发展，数控技术也在不断的发展更新，现在数控技术也称计算机数控技术，加工软件的更新快，CAD/CAM的应用是一项实践性很强的技术。如像UG , PRO/E , Cimitron , MasterCAM ,CAXA制造工程师等。数控技术是技术性极强的工作，尤其在模具领域应用最为广泛，所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文主要通过铣削加工薄壁配合件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业基础知识，全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工 中的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成配合要求。关键词：铣削、钻削、绞削、 CAD/C
2、AM一、零件结构的分析 如图一、图二图所示轮廓加工、凸、凹件加工及钻孔等。由于典型零件需要配合的薄壁零件，形状比较简单，但是工序复杂，表面质量和精度要求高，所以从精度要求上考虑，定位和工序安排比较关键。为了保证加工精度和表面质量，根据毛坯质量（主要是指形状和尺寸），分析采用两次定位（一次粗定位，一次精定位）装夹加工完成，按照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次划分。图一图二二、加工余量的分析 根据精度要求，该图的尺寸精度要求较高，即需要有余量的计算，正确规定加工余量的数值，是完成加工要求的重要任务之一。一般加工余量的大小决定于下列因素: 表面粗糙度（Ra）；
3、 材料表面缺陷层深度（Ta）； 空间偏差； 表面几何形状误差； 装夹误差（Zj）； 实际的加工要求和材料性能。（1）在具体确定工序的加工余量时，应根据下列条件选择大小： 对最后的加工工序，加工余量应达到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求； 考虑加工方法、设备的刚性以及零件可能发生的变形； 考虑零件热处理时引起的变形； 考虑被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、内应力引起的变形也会增加，因此要求加工余量也相应地大一些。三、工序方案的确定根据零件图样和技术要求，制定一套加工用时少，经济成本花费少，又能保证加工质量的工艺方案。下面分析这套工艺方案。通常毛料未经任何处理时，外表有一层硬皮，硬度很高，
4、很容易磨损刀具，在选择走刀方式时加以考虑选择逆铣，装夹前应进行钳工去毛刺处理，再以面作为粗基准加工精基准定位面。凸件：铣削底面面和侧面铣夹持面粗铣上平面精铣上平面粗铣内轮廓（挖槽）粗铣槽内凸台手动去除槽内多余残料粗铣槽内圆弧槽粗铣外轮廓粗铣凸台手动去除多余残料精铣槽内凸台精铣槽内圆弧槽半精铣内轮廓半精铣外轮廓精铣凸台精铣槽面精铣内轮廓精铣外轮廓钻孔铰孔翻面铣掉夹持面。凹件：铣夹持面粗铣上平面精铣上平面粗铣内轮廓（挖槽）手动去除槽内多余残料粗铣定位槽精铣槽底面精铣内轮廓和倒圆角精铣定位槽钻孔胶孔翻面铣掉夹持面。 方案的加工顺序是先里后外，先粗后精，先面后孔的方法划分加工步骤，由于轮廓薄壁太薄，对
5、其划分工序考虑要全面，先对受力大的部位先加工，对剩余部粗铣后就开始精加工。由于粗精加工同一个部位都用的不是同一把刀，所以选择加工方案要综合考虑。四、凸件加工工步顺序的安排（1） 上表面加工 因下表面的精度要求不高，所以以底面作为基准，粗、精加工上平面, 以底面作为基准先粗铣外轮廓尺寸精度可达IT7级IT8级， 表面粗糙度可达 12.5m50m 。 再精铣外轮廓，精度可达IT7级IT8级，表面粗糙度可达0.83.2m。因此采用粗、精铣顺序。（2） 槽轮廓、槽内岛屿和圆弧槽的加工 根据槽轮廓尺寸要求、圆弧曲率及其加工精度要求可知：轮廓精度要求很高，公差要求为0.03mm, 表面粗糙度1.6um,壁
6、厚0.96，依其深度分层粗加工，留有合适的加工余量，所以要采用粗加工半精加工精加工方案来加工完成，以满足加工要求。 槽内岛屿加工只对表面质量有较高要求，在粗加工时留0.3mm的余量，采用同一把刀粗加工，依其深度分层粗加工，采用同一把刀精加工，减少换刀时间和增加刀具误差。采用粗加工精加工方案来加工完成，以满足加工要求。在倒圆角上，还要用到球形刀具，考虑行距的大小。 圆弧槽的加工没做什么要求，只对其深度尺寸限有公差，要求不高，但还是要进行粗、精铣削加工，刀具尺寸最大有所限制，所以选择10的立铣刀，同前面加工可以选同一把10粗加工刀具、另一把10精加工刀具。（3） 外轮廓、凸台的加工 外轮廓的加工要
7、求比内轮廓要求高，采用同样的方法加工，同一规格10的立铣刀，粗加工半精加工精加工方案，只是在加工时要小心一点。 凸台的尺寸要求和表面质量也要求比较高，依其深度分层粗加工，留有0.3mm 的精加工余量。还有C2的倒角，要用到球形刀具，考虑行距的大小。（4） 中间底面的加工底面的表明质量要求高，考虑到铣面程序不好编辑，计算注意会产生过切的地方。（5） 孔加工通孔10mm，H7的公差，Ra1.6u m粗糙度。通孔26mm，0.022的公差，Ra1.6粗糙度，所以先钻孔，再铰孔才能完成加工达到要求。五、凹件加工工步顺序的安排（1）上表面和外轮廓加工 凹模上表面和外轮廓加工方案与凸模的加工方案大致一样。
8、（2）凹槽加工 两个凹槽的要求都比较高，凹槽的深度要求为8-10mm，需要分层加工，公差为有要求高的和低的，表面粗糙度都是Ra1.6u m，因此采用粗加工半精加工精加工方案完成，以满足加工要求。凹槽的圆弧最小曲率半径为8mm，所以在选择加工刀具时应选用半径小于8mm的铣刀。（3）孔的加工方案 通孔10mm，H7的公差，Ra1.6u m粗糙度，加工方法跟凸件一样，先钻孔，后铰孔。（1） 轮廓加工中的进刀方式1、法线进刀和切线进刀 轮廓加工进刀方式一般有两种:法线进刀和切线进刀，如图三（a）所示。由于法线进刀容易产生刀痕，因此一般只用于粗加工或者表面质量要求不高的工件。法线进刀的路线较切线进刀短，
9、因而切削时间也就相应较短。图三 法线进刀与切线进刀方式 在一些表面质量要求较高的轮廓加工中，通常采用加一条进刀引线再圆弧切入的方式，使圆弧与加工的第一条轮廓线相切，能有效地避免因法线进刀而产生刀痕，如图三（b）所示。而且在切削毛坯余量较大时离开工件轮廓一段距离下刀再切入，很好地起到了保护立铣刀的作用。需要说明的是:在手工编写轮廓铣削程序时为了编程的方便，或者为了弥补刀具的磨损，常常采用刀补方式进行编程，即在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按图样尺寸编程，再在加工时输入刀具的半径(或补偿量)至指定的地址进行加工。但要注意切入圆弧的R值需大于所使用的刀具半径r，否则无法建立补偿而出现报警。至于进刀
10、引线的长短则要根据实际情况计算，但要注意减少空刀的行程。六、非典型轮廓加工中的进刀方式 在对于一些非典型轮廓的加工，采用切线进退刀的同时，还应沿轮廓走多一个重叠量L，可以有效避免因进刀点和退刀点在同一位置而产生的刀痕。重叠量L一般取12mm即可，如图四所示。图四 切削重叠量（2）、挖槽和型腔加工中的进刀方式 对于封闭型腔零件的加工，下刀方式主要有垂直下刀、螺旋下刀和斜线以下刀三种，下面就如何选择各下刀方式进行说明。1 垂直下刀 小面积切削和零件表面粗糙度要求不高的情况； 使用键槽铣刀直接垂直下刀并进行切削。虽然键槽铣刀其端部刀刃通过铣刀中心，有垂直吃刀的能力，但由于键槽铣刀只有两刃切削，加工时
11、的平稳性也就较差，因而表面粗糙度较低;同时在同等切削条件下，键槽铣刀较立铣刀的每刃切削量大，因而刀刃的磨损也就较大，在小面积切削中的效率较低。所以，采用键槽铣刀直接垂直下刀并进行切削的方式，通常只用于小面积切削或被加工零件表面粗糙度要求不高的情况。 待添加的隐藏文字内容2大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情况。 大面积的型腔一般采用加工时具有较高的平稳性和较长使用寿命的立铣刀来加工，但由于立铣刀的底切削刃没有到刀具的中心，所以立铣刀在垂直进刀时没有较大切深的能力，因此一般先采用键槽铣刀(或钻头)垂直进刀后，再换多刃立铣刀加工型腔。在利用CAM软件进行编程的时候，一般都会提供指定点下刀的选项。
12、2 螺旋下刀 螺旋下刀方式是现代数控加工应用较为广泛的下刀方式，特别是模具制造行业中应用最为常见。刀片式合金模具铣刀可以进行高速切削，但和高速钢多刃立铣刀一样在垂直进刀时没有较大切深的能力。但可以通过螺旋下刀的方式(图五所示)，通过刀片的侧刃和底刃的切削，避开刀具中心无切削刃部分与工件的干涉，使刃具沿螺旋朝深度方向渐进，从而达到进刀的目的。这样，可以在切削的平稳性与切削效率之间取得一个较好的平衡点。图五 螺旋下刀方式 螺旋半径的大小一般情况下应大于刀具直径的50%，但螺旋半径过大，进刀的切削路程就越长，下刀耗费的时间也就越长，一般不超过刀具直径的大小，螺距的数值要根据刀具的吃深能力而定，一般在
13、0.51之间:第二层进刀高度一般等于第一层下刀高度减去慢速下刀的距离即可。螺旋下刀也有其固有的弱点，比如切削路线较长、在比较狭窄的型腔加工中往往因为切削范围过小无法实现螺旋下刀等，所以有时需采用较大的下刀进给或钻下刀孔等方法来弥补，所以选择螺旋下刀方式时要注意灵活运用。3 斜线下刀 斜线下刀时刀具快速下至加工表面上一个距离后，改为以一个与工件表面成一角度的方向，以斜线的方式切入工件来达到Z向进刀的目的，通常用于因范围的限制而无法实现螺旋下刀时的长条形的型腔加工。斜线下刀主要的参数有:斜线下刀的起始高度切入斜线的长度、切入和反向切入角度。起始高度一般设在加工面上方0.51mm之间，切入斜线的长度
14、要视型腔空间大小及铣削深度来确定，一般是斜线愈长，进刀的切削路程就越长，切入角度选取得越小，斜线数增多，切削路程加长，角度太大，又会产生不好的端刃切削的情况，选530之间为宜。通常进刀切入角度和反向进刀切入角度取相同的值。图六 切入和反向切入角度综上所述，正确理解数控铣削加工中各种进刀方式的特点和适用范围，同时在编程中设置合理的切削参数，对提高加工效率及零件表面质量有着重要的影响，如避免接刀痕、过切等现象的发生以及保护刀具等都有重要的意义。七、根据零件加工的质量结果和原因分析，提出解决方法。（1）刀具的选用，应尽可能选择较大的刀具，避免让刀震动，以提高表面粗糙度。（2）再是铣削用量的确定，在加
15、工中，粗加工主轴转速慢一点，进给速度慢一点，铣削深度大一点（D刀具半径），精加工转速可快一点。（3）应尽量避免接刀痕产生。（4）装夹误差，主要是夹紧力和限制工件自由度要做到合理。（5）加工余量的确定，X、Y轴的加工余量应该合理。 八、结束语通过实习操作机床，可以真正的接触到实际数控加工的东西，增加数控加工经验，在机床上加工零件，出现的问题可以自己解决，锻炼自己的独立操作能力和解决问题的能力。实习是接受教育最后一个极为重要的实践性教学环节。总之，掌握加工中心的编程技巧，能够更好地提高加工效率、加工质量，避免加工中出现不必要的错误。把我们所学的理论知识与实际生产相结合的同时，也加深了我对理论知识的进一步理解；具有了制定机械加工工艺规程的初步能力；学会了调查研究，收集中外技术的方法；并能熟练的使用有关手册，图表资料及技术参考书；熟练的掌握了一般零件的数控加工编程方法。九、参考文献1、孟少龙主编。机械加工工艺手册。北京：机械工业出版社，1992年。2、王志平主编。数控编程与操作。北京：高等教育出版社，2003年。3、华茂发主编。数控机床加工工艺北京：机械工业出版社，2000年。
