高育森，張翔，林建，吳傳宇

（福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，福建福州350002）

引言

優(yōu)力膠，又稱聚氨酯PU彈性體，是一種介于塑料和橡膠之間的新型材料，具有塑料的剛性、橡膠的彈性，強(qiáng)度好、壓縮變形小、有緩沖、靜音、減震、耐磨、耐高溫等特點(diǎn)[1]。目前被廣泛應(yīng)用于冶金、汽車、建材、體育、重型機(jī)械、大型沖壓設(shè)備的減震墊板、墊塊、彈簧，以及做各種金屬板、管的沖材模。以及通用機(jī)械設(shè)備的摩擦，起緩沖或減震作用，是理想的模具彈簧，是橡膠無法替代的材料[2]。由于它的特殊特性，機(jī)械加工的難度大，特別是長條優(yōu)力膠，加工起來更加困難。本文以在長條方形優(yōu)力膠上加工槽為例，如圖1、圖2所示。運(yùn)用Mastercam對(duì)50 mm×50 mm×500 mm規(guī)格長條優(yōu)力膠的進(jìn)行數(shù)控加工研究。

圖1 工件的三維圖

圖2 槽形

1 工件工藝分析

此工件的加工工藝主要包括夾具的設(shè)計(jì)、加工方式的選擇及對(duì)刀點(diǎn)的確定、加工參數(shù)的選擇等

1.1 夾具的設(shè)計(jì)

夾具設(shè)計(jì)的好壞直接影響到工件的加工精度、加工效率等[3]。由于優(yōu)力膠的彈性強(qiáng)，夾緊時(shí)容易壓縮，很難夾緊工件。對(duì)于長條優(yōu)力膠的夾緊更為困難。如圖3所示，本夾具的設(shè)計(jì)采用的是壓板壓緊，用螺釘旋緊。實(shí)物夾緊如圖4所示。由于加工后槽側(cè)面會(huì)出現(xiàn)毛刺及毛坯工件的尺寸不固定，導(dǎo)致卸料時(shí)難度大，設(shè)計(jì)時(shí)，上壓板的設(shè)計(jì)寬度應(yīng)比材料的尺寸大一些，整個(gè)工件的夾緊主要靠壓板的壓力作用。

圖3 三維夾具

圖4 實(shí)體夾具

1.2 加工方式的選擇

當(dāng)采用順銑加工時(shí)，切屑力在工件上的垂直切削分力始終壓下工件，這對(duì)工件的夾緊有利；逆銑加工時(shí)垂直切屑分力向上，工件有被抬起的趨勢，容易產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，不利于工件的夾緊[4]。結(jié)合本夾具的設(shè)計(jì)，本加工采用順銑方式。由于優(yōu)力膠有緩沖，彈性好，加工的刀具需要鋒利，轉(zhuǎn)速高，走刀速度要求快，所以采用的刀具為白鋼刀，這樣可減少加工時(shí)刀具對(duì)工件的擠壓，提高加工的精度。

1.3 對(duì)刀點(diǎn)的確定

零件的加工程序及程序中刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡完全是在工件坐標(biāo)系中規(guī)劃的，編程前要對(duì)刀具的走刀路徑進(jìn)行分析[5]。刀具銑刀邊界時(shí)，容易造成擠壓的現(xiàn)象，無法把材料銑掉，只是把材料擠出，當(dāng)?shù)毒叻祷貢r(shí)，材料跟著彈回。選擇一個(gè)合適的對(duì)刀點(diǎn)可以減輕上述的現(xiàn)象。下頁圖5對(duì)刀點(diǎn)加工時(shí)直接從工件上入刀，加工出來時(shí)Y軸兩邊無法把材料加工掉。采用下頁圖6的入刀方式可以達(dá)到預(yù)期的效果。

2 工件的數(shù)控加工

2.1 建立工件坐標(biāo)系

打開Mastercam，根據(jù)所加工工件材料的尺寸要求畫出相應(yīng)的二維圖，并保存二維圖。由于不同版本的軟件，默認(rèn)的工件坐標(biāo)系各不相同，所以對(duì)于不同文件的導(dǎo)入都需要進(jìn)行工件坐標(biāo)系的建立。打開【W(wǎng)CS】中的動(dòng)態(tài)WCS建立工件坐標(biāo)系，并在【W(wǎng)CS】中的視圖管理器中確認(rèn)工件坐標(biāo)系方向[6]。圖7為加工的優(yōu)力膠的工件坐標(biāo)系。

圖5 刀具入刀位置一

圖6 刀具入刀位置二

2.2 加工參數(shù)的選擇

建立好工件坐標(biāo)系后，接下來要對(duì)工件的加工參數(shù)進(jìn)行選擇，見圖8。點(diǎn)擊【機(jī)床類型】/銑床/默認(rèn)，點(diǎn)擊【加工路徑】/標(biāo)準(zhǔn)銑槽，對(duì)彈出的對(duì)話框進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定。根據(jù)上述對(duì)優(yōu)力膠加工分析，進(jìn)行各參數(shù)的設(shè)定[7]。在下刀速率、提刀速率、切削方式、切削深度都一樣，且在打開切削液的條件下，進(jìn)行三組不同轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速率的實(shí)驗(yàn)加工對(duì)比。

2.3 工件的數(shù)控模擬加工

參數(shù)設(shè)定完成后，點(diǎn)擊【選擇所有操作】后，點(diǎn)擊【模擬已選擇操作】，確認(rèn)無誤后，點(diǎn)擊【驗(yàn)證已選擇操作[8]，到此，所加工的優(yōu)力膠分析設(shè)定完成，圖9為工件加工的刀具路徑模擬結(jié)果。

圖7 加工槽形二維圖

圖8 加工參數(shù)設(shè)置

圖9 刀具路徑模擬

2.4 生成NC代碼

確認(rèn)工件的模擬加工準(zhǔn)備無誤后，利用軟件自動(dòng)生成加工NC代碼，并對(duì)NC代碼進(jìn)行檢查,最后保存代碼文件[10]。以下為加工本論文為例的長條優(yōu)力膠的部分代碼。

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