郭景全

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331）

數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件分析

郭景全

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331）

本文針對(duì)數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件時(shí)模具的建造方法及編程、加工過程與技巧進(jìn)行相關(guān)論述。同時(shí)，根據(jù)腔鋁合金零件在加工過程中所呈現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)和要求，對(duì)數(shù)控機(jī)床加工時(shí)的編程及工藝技術(shù)的選擇進(jìn)行闡述。

數(shù)控加工數(shù)控機(jī)床銑削加工切削參數(shù)

引言

運(yùn)用數(shù)控機(jī)床及其配套的設(shè)備來(lái)加工復(fù)雜型腔鋁合金零件，可以很好地實(shí)現(xiàn)高效率、高精度及多種工藝間的相輔相成及綜合作用。除了機(jī)床、刀具、切削液等這些因素外，還包括對(duì)切削參數(shù)、工序、零件結(jié)構(gòu)等方面的選擇與考慮。當(dāng)然，這其中也要考慮到加工過程中的付出成本。如果忽略這其中任何一個(gè)因素，都會(huì)影響加工的實(shí)際效果。因此，要在已有的硬件基礎(chǔ)上，合理對(duì)數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件的程序、工藝進(jìn)行安排，才有可能達(dá)到實(shí)際所需要的加工效果。

1　數(shù)控機(jī)床的概念及其各類型的特點(diǎn)

復(fù)雜型腔鋁合金零件的加工想要達(dá)到高精度、高質(zhì)量，其最根本的保障措施就是運(yùn)用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工。而數(shù)控機(jī)床的類型根據(jù)其主軸位置、加工軸數(shù)等，大體上分為立式、臥式和立臥轉(zhuǎn)換式三類。要依據(jù)復(fù)雜型腔鋁合金零件的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行選取，同時(shí)還要注意復(fù)雜型腔鋁合金零件自身所要求的加工精度與標(biāo)準(zhǔn)，以便在加工過程中，可以依據(jù)其外形特點(diǎn)，在一次加工的過程中盡可能多加工出零件的外型腔面，減少中途的換刀數(shù)、拆卸數(shù)。這對(duì)于提高復(fù)雜型腔鋁合金零件的加工質(zhì)量，提高數(shù)控機(jī)床的利用率都大有裨益［1］。

各類型數(shù)控機(jī)床及其特點(diǎn)如下。

臥式數(shù)控機(jī)床。因?yàn)槠渲鬏S位于水平狀態(tài)，因此可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)的多個(gè)型腔面的加工。它非常適合復(fù)雜型腔鋁合金零件、特別箱體類型的零件。通常，它自帶數(shù)控編程回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，一般情況下是三個(gè)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。這使它可以在一次加工的過程中完成多個(gè)面的加工作業(yè)，也可以進(jìn)行對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件的曲面多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)作業(yè)，但不能與頂、底面同時(shí)進(jìn)行加工。另外，它在對(duì)工作臺(tái)上的零件進(jìn)行加工時(shí)，還可以同時(shí)裝卸工作臺(tái)上進(jìn)行加工的零件，從而提高操作效率。

立式數(shù)控機(jī)床。它的主軸垂直于工作臺(tái)，可以對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件的側(cè)面外形以及內(nèi)腔進(jìn)行加工。通過自身的旋轉(zhuǎn)軸，它還可以實(shí)現(xiàn)四軸、五軸的加工操作。同時(shí)，對(duì)螺紋、鉆削、鏜削等加工程序都可以很好地完成。它對(duì)零件的裝夾及定位方便，非常適用于板盤類及小型殼體類復(fù)雜零件的加工。由于其自身立柱的高度有限，所以對(duì)箱體類型的加工顯得有些力不從心。

立臥轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床。它可以一次實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件五個(gè)面的加工作業(yè)。立臥轉(zhuǎn)換式數(shù)控機(jī)床同時(shí)擁有臥式和立式數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。相較之下，比立式、臥式數(shù)控機(jī)床減少了裝卡數(shù)，提高了自身的性能、效率，但設(shè)備的價(jià)格較為昂貴。

2　對(duì)數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件時(shí)切削參數(shù)的選取

運(yùn)用數(shù)控機(jī)床對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件進(jìn)行加工時(shí)，一定要根據(jù)機(jī)床和切削刀具本身的規(guī)格來(lái)合理性確定主軸轉(zhuǎn)速、切削速度等加工時(shí)的切削參數(shù)。這直接影響到數(shù)控機(jī)床對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件的加工質(zhì)量和對(duì)刀具的利用率。它的計(jì)算公式為：n=1000×Vc×π×d。其中，n代表主軸轉(zhuǎn)速；Vc是切削速度；d是加工零件的直徑［2］。根據(jù)公式可以知道，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速取決于切削速度與加工零件的直徑。而這兩個(gè)數(shù)據(jù)既是對(duì)數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件時(shí)切削參數(shù)選取的重要性能指數(shù)，又是在客觀上存在與不斷變化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)值。

3　數(shù)控機(jī)床加工復(fù)雜型腔鋁合金零件時(shí)的常用加工方式

（1）對(duì)內(nèi)外型腔的加工。對(duì)于具有復(fù)雜型腔的零件加工時(shí)，在裝夾工序中可以采用壓板壓邊的方法，預(yù)留出一定的零件余長(zhǎng)，以保證在加工過程減少其自身的振動(dòng)。同時(shí)，這樣可以一次性把需要加工的零件的內(nèi)外型腔和四周都完成，進(jìn)而保證加工零件尺寸與位置的精度。對(duì)于只需加工其內(nèi)部型腔的零件，我們一般可以采用帶有切削刃的刀具。這樣可減少加工的工序，節(jié)省加工時(shí)間，提高加工效率。對(duì)于內(nèi)外型腔都需要加工的零件，在裝夾工序時(shí)，可以將加工零件的內(nèi)、外輪廓盡可能一次性加工出來(lái)，從而保證內(nèi)、外輪廓的位置與尺寸精度。

（2）對(duì)不需開粗的曲面加工。對(duì)不需開粗的曲面加工，可以直接從加工零件的外部切入曲面。這樣可以減少平底刀層切的粗加工流程。而利用球刀的側(cè)刃，沿著加工零件外形的自然走向用刀，可以輕易切入加工零件的曲面。需要注意的是，切入的間距一般是0.1～0.2mm，進(jìn)給率一般在5000m/min左右。為了避免切削力過大，可以通過編程軟件預(yù)先進(jìn)行調(diào)設(shè)，從而保證初始切入時(shí)切削力的強(qiáng)度。

（3）通過刀軌偏置實(shí)現(xiàn)多件零件的加工。這種加工形式是實(shí)現(xiàn)與提高數(shù)控機(jī)床對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件加工效率的一種非常有效的方法。它一般有兩種方式：一種是通過在數(shù)控機(jī)床上設(shè)置多個(gè)編程點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一種是使用同一個(gè)編程點(diǎn)，利用數(shù)控機(jī)床或編程軟件自身的刀軌偏置功能來(lái)形成多位置的刀軌軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，不管是哪一種方式，都必須保證加工零件在數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)上的實(shí)際偏置距離與編程軟件中的設(shè)置要保持一致［3］。

4　加工過程中裝卡具的合理設(shè)計(jì)與運(yùn)用

為了能夠在加工過程中充分發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件加工的效率、精度，本文在對(duì)零件加工工序中的裝卡具工序要進(jìn)行合理性的設(shè)計(jì)，且還要使其與加工零件自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密切結(jié)合。這主要考慮到每個(gè)加工零件自身的具體特點(diǎn)存在著不同性，如局部尺寸或薄壁等特征。為了避免裝卡時(shí)發(fā)生過量與變形，需要通過自制或組合卡具來(lái)提高零件加工的精度和效率。

5　結(jié)語(yǔ)

對(duì)于采用數(shù)控機(jī)床對(duì)復(fù)雜型腔鋁合金零件加工的具體層面，應(yīng)該落實(shí)在實(shí)現(xiàn)其高效、高精、多種等基礎(chǔ)條件的方面。如果只是片面強(qiáng)調(diào)其中任意一種條件，都不可能達(dá)到加工的既定目標(biāo)。在實(shí)際加工過程與實(shí)踐中，必須要依據(jù)其自身的各項(xiàng)基礎(chǔ)條件，安排合理性的加工工序。只有如此，才能充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型腔鋁合金零件加工的有效性。對(duì)于復(fù)雜型腔鋁合金零件本身而言，要想實(shí)現(xiàn)精度性、可靠性，就不能夠僅僅單獨(dú)依靠加工過程中的一、兩個(gè)因素，而是需要做好各個(gè)方面的前期準(zhǔn)備，包含設(shè)計(jì)、工藝、流程、機(jī)床、進(jìn)度、切削、潤(rùn)滑、裝夾等各個(gè)內(nèi)容和步驟。這些在很大程度上都決定了加工零件最終的狀態(tài)。所以，在實(shí)際加工過程中，一定要根據(jù)自身的工作條件、復(fù)雜型腔鋁合金零件自身的特點(diǎn)，來(lái)合理選擇機(jī)床及加工操作方式。

［1］劉強(qiáng)，李冬茹.國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］.航空制造技術(shù)，2010，（10）：26-30.

［2］周志雄，周秦源，任瑩暉.復(fù)雜曲面加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，（17）：105-113.

［3］曾太陽(yáng).復(fù)雜薄壁盤類零件數(shù)控高速加工工藝與編程［J］.模具制造，2009，（8）：93-97.

Analysis of Machining Complex Cavity Aluminum Alloy Parts by Numerical Control Machine Tool

GUO Jingquan
（Chongqing Electronic Engineering，Career Academy，Chongqing 401331）

In this paper，the construction method and programming，machining process and skills of complex cavity aluminum alloy parts for NC machine tool were discussed.At the same time，according to the characteristics and requirements of the cavity aluminum alloy parts in the process of processing，the programming and the selection of process technology are expounded.

CNC machining，CNC machine tools，milling，cutting parameters