唐黎標(biāo)

（ 杭州東新模具有限公司，浙江 杭州 310022 ）

0 引言

隨著技術(shù)進(jìn)步和品牌意識(shí)的逐步提升，相關(guān)產(chǎn)品制造商對(duì)機(jī)加工零部件的質(zhì)量提出更高要求。當(dāng)前，自動(dòng)化數(shù)控加工設(shè)備逐漸替代普通機(jī)床加工設(shè)備，應(yīng)用在多行業(yè)。以模具產(chǎn)品為例，在多樣性、功能性上有著較快、較新發(fā)展，產(chǎn)品更新速度快，各種復(fù)雜形式的零部件加工精度也在不斷提高。在此背景和需求下，加工技術(shù)將不斷朝自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化方向發(fā)展。

1 概述

在數(shù)控銑床工藝實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)出現(xiàn)一些加工零件帶有斜面、結(jié)構(gòu)尺寸不精準(zhǔn)等問(wèn)題，由此需要投入二次加工甚至是多次加工，降低生產(chǎn)效率，這就需要從數(shù)控銑床的工藝流程入手進(jìn)行改進(jìn)，逐步提高模具零件加工質(zhì)量和加工效率。

2 數(shù)控銑床特性

1）復(fù)雜工件加工能力強(qiáng)

數(shù)控銑床對(duì)于零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等。同時(shí)，可加工普通機(jī)床無(wú)法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。

2）加工質(zhì)量高

依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(wèn)題。如在加工過(guò)程中出現(xiàn)了誤差問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整數(shù)控系統(tǒng)軟件即可實(shí)現(xiàn)誤差矯正，較為便捷。

3）加工效率高

相比傳統(tǒng)的模具加工工藝，數(shù)控銑工藝在零件加工中較大幅度提高加工效率，特別是對(duì)于五面體加工中心和柔性單元等設(shè)備而言，在零件裝夾后即可實(shí)現(xiàn)絕大部分施工，避免多次裝夾引發(fā)的加工誤差，減少操作流程。

4）柔性高

柔性主要是體現(xiàn)在進(jìn)行多種模具加工過(guò)程中，對(duì)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，無(wú)需定制專用工具夾，縮短生產(chǎn)周期，降低成本，滿足批量生產(chǎn)需求。

3 加工工藝與問(wèn)題

通過(guò)選用不同類型的銑刀，比對(duì)加工過(guò)程中刀具和所加工零件斜面接觸情況以及數(shù)控銑床加工斜面零件精度，從而進(jìn)行深度探究。

1）倒角立銑刀

刀具參數(shù)：主軸速度：1 200 r/min；進(jìn)給量100 mm/min；平頭立銑刀Φ14 mm；刀尖倒角β=30°。

采用倒角立銑刀加工法，加工表面會(huì)出現(xiàn)一定的殘留物，理想面和基準(zhǔn)點(diǎn)的距離也不符合標(biāo)準(zhǔn)，最終導(dǎo)致所得到的工件存在一定的誤差。如在此基礎(chǔ)上繼續(xù)加工制造，則缺失了標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)線，很難加工出符合設(shè)計(jì)要求的零部件。

2）不倒角立銑刀

刀具參數(shù)：主軸速度1 200 r/min；進(jìn)給量100 mm/min；立銑刀Φ14 mm；刀尖半徑R=0。

為更好地觀察實(shí)際加工情況，理論上可將刀具與斜面接觸情況進(jìn)行理想化設(shè)計(jì)，沿模具零件的峰、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(wèn)題，通過(guò)精加工工序去除殘留量可得到符合要求的尺寸。理論上，在刀具加工參數(shù)設(shè)置過(guò)程中降低加工增量值可得到更小的峰值，其表面殘留量也有所降低，同時(shí)也能降低加工難度。但實(shí)際加工中恰恰相反，不僅會(huì)增加工序、增加加工時(shí)間，同時(shí)也會(huì)降低工作效率?？梢?jiàn)，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(wèn)題，倒角不可能為零。如刀具不倒角則降低了其強(qiáng)度和剛度，增加了刀具的磨損程度，甚至出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象，由此加工的零件表面粗糙度也較差。

4 改進(jìn)策略

1） 改進(jìn)加工方式

在加工過(guò)程中，應(yīng)確保刀具斜面上的穩(wěn)定性，合理規(guī)劃刀具運(yùn)動(dòng)方向，在斜面與斜面之間的圓弧位置降低銑削給進(jìn)速度。刀具與零件斜面一旦接觸，后刀面和零件之間產(chǎn)生較大摩擦力，易引發(fā)共振。當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)行至斜面圓弧位置時(shí)，切入角與銑削長(zhǎng)度增加，銑削切削度變薄，受銑刀的彈性變形影響產(chǎn)成“讓刀”現(xiàn)象，逆銑時(shí)，產(chǎn)生“過(guò)切”現(xiàn)象。

切削量選擇是否合理直接影響著整個(gè)零件加工質(zhì)量，控制切削量和切削速度可有效降低共振現(xiàn)象，得到理想的加工面。如剛度允許，切削量（切削深度）與加工深度應(yīng)相等，這對(duì)降低走刀次數(shù)有較好幫助。

2）合理設(shè)置刀具路徑

在設(shè)置銑刀加工路徑時(shí)，需掌握模具零件的加工精度和表面粗糙度，盡量減少走刀路線，降低空刀幾率?？稍诹慵噜弮尚星械堵分g采用一定半徑的圓弧給予過(guò)渡，在軟件所提供刀路光順化設(shè)置之后，相鄰行切刀路中的行間移刀中增加一定半徑的圓弧過(guò)渡，同時(shí)在另外一側(cè)進(jìn)行過(guò)渡設(shè)置，可避免出現(xiàn)兩次走刀之間突然轉(zhuǎn)彎的情況，讓銑刀自然移動(dòng)至下一個(gè)加工路線。如加工斜面為等高情況，可采用一定半徑的圓弧過(guò)渡方法，在兩個(gè)模具層間增加半圓弧度過(guò)渡，滿足刀路平滑需求，同時(shí)緩解螺旋下刀減少切削阻力的問(wèn)題，有效降低刀具磨損度。

3）內(nèi)斜面采用螺旋進(jìn)刀

在應(yīng)用螺旋進(jìn)刀過(guò)程中，需設(shè)置合理的螺旋直徑范圍，當(dāng)小于設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)降低螺旋直徑，直至能夠下刀為止。如螺旋直徑過(guò)小，可采用斜坡下刀方法，加工時(shí)應(yīng)考慮斜坡下刀次數(shù)，避免因振動(dòng)在模具表面留下刀痕。加工帶曲面的模具時(shí)，應(yīng)注重合理選擇加工方法。

精加工時(shí)，如刀具行間距離過(guò)小，即使采用一定半徑圓弧過(guò)渡也會(huì)因直徑太小而產(chǎn)生近乎直線過(guò)渡，此時(shí)應(yīng)采用擺線進(jìn)給方法進(jìn)行加工，即增加兩個(gè)刀具之間的距離，保證模具零件的加工質(zhì)量。

4） 優(yōu)化加工流程

通常情況下，數(shù)控銑床加工模具應(yīng)重視前期準(zhǔn)備、方案設(shè)計(jì)、編程、定型四個(gè)環(huán)節(jié)。在前期準(zhǔn)備中，提前設(shè)定模具零件，提出問(wèn)題預(yù)判和應(yīng)對(duì)措施，掌握相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，針對(duì)問(wèn)題提出合理的建議。

在設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)結(jié)合車間實(shí)際情況細(xì)化到每個(gè)加工細(xì)節(jié)，進(jìn)行刀具、設(shè)備機(jī)床等相關(guān)設(shè)備分析，規(guī)定產(chǎn)品型號(hào)數(shù)據(jù)。

編程環(huán)節(jié)作為中心環(huán)節(jié)，需重點(diǎn)考慮不同加工零件的作用與功能，最大限度發(fā)揮生產(chǎn)工具價(jià)值，結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)化加工，通過(guò)前期準(zhǔn)備方案設(shè)計(jì)好刀具運(yùn)行軌跡，通過(guò)模擬演練觀察軌跡是否可行，對(duì)于存在的偏差進(jìn)行調(diào)整。

定型環(huán)節(jié)檢查、驗(yàn)證整個(gè)流程的正確性，確保各項(xiàng)工藝正確，防止加工期間不良現(xiàn)象的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，由數(shù)控銑床加工后的模具零件尺寸誤差以及斜面弧度有明顯痕跡且粗糙度較差是模具加工中常見(jiàn)等不良現(xiàn)象之一，通過(guò)對(duì)其加工工藝的分析提出調(diào)整加工方式、規(guī)劃刀具路徑、選擇進(jìn)刀方式以及優(yōu)化加工流程等方法進(jìn)行改善，實(shí)際應(yīng)用中效果良好。

[1]周其江．?dāng)?shù)控銑加工模具零件工藝改進(jìn)分析[J]．輕工科技，2013(06)．

[2]劉強(qiáng)．?dāng)?shù)控銑加工模具零件工藝優(yōu)化策略分析[J]．山東工業(yè)技術(shù)，2016(11)．

[3]田曉光．?dāng)?shù)控銑加工模具零件工藝優(yōu)化策略研究[J]．山東工業(yè)技術(shù)，2017(20)．