王凌云 王丹 黃紅輝 周立波

摘 要：以殼體類零件數(shù)控多軸加工加工為例，探索職業(yè)能力培養(yǎng)在《數(shù)控多軸加工技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用，闡述了大學(xué)生工程職業(yè)技能訓(xùn)練在課程教學(xué)改革中的具體措施。實踐證明，通過數(shù)控多軸機床加工工藝制定、多軸機床后置處理程序的設(shè)以及加工能力的訓(xùn)練，學(xué)生綜合職業(yè)能力和創(chuàng)新能力得到了較大的提高。

關(guān)鍵詞：殼體類零件多軸加工 教學(xué)改革 職業(yè)能力培養(yǎng)

中圖分類號：G71 文 獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）5（b）-0136-02

以殼體類零件多軸加工教學(xué)為例，探索數(shù)控多軸加工技術(shù)課程對學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。零件曲面較多，側(cè)面還需要刻字，使用三軸數(shù)控銑床加工，在使用球頭刀加工曲面時，由于球頭刀的球心的切削速度為0，主軸與工件的相對角度也是固定的，因此其表面質(zhì)量很難達(dá)到統(tǒng)一。在使用三軸機床加工側(cè)面文字時，因文字是在曲面上的，三軸無法保證刀軸一直處于曲面的法向上，加工出來的文字容易出現(xiàn)粗細(xì)、深淺不均勻的情況且加工之前需要重新裝夾工件；五軸聯(lián)動加工技術(shù)用于復(fù)雜多面體零件在一次安裝條件下，通過增設(shè)的機床回轉(zhuǎn)軸可以方便地完成除安裝基面外所有平面的銑、鉆、鏜等加工；不僅如此，而且在加工斜面時，通過刀具或工件的回轉(zhuǎn)，可以使刀具更好地接近加工表面，縮短刀具伸出長度，有利于提高切削能力和刀具壽命；此外還能解決依靠直線軸運動無法解決的內(nèi)凹表面的加工。因此利用五軸數(shù)控加工中心加工曲面可以獲得更好的表面加工質(zhì)量，減少裝夾次數(shù)；工作任務(wù)包含零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析、零件制造的機械加工工藝過程的分析、機床的選擇、切削刀具的選擇、加工參數(shù)的選擇、利用UG 軟件對零件復(fù)雜曲面的加工刀路進(jìn)行設(shè)計、數(shù)控程序的編制及數(shù)控程序的仿真加工。對五軸加工的特點進(jìn)行分析，對加工中可能會發(fā)生的干涉利用VERICUT軟件進(jìn)行充分的檢查。

1 零件的加工工藝分析

1.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

如圖1所示，是一個殼體類零件，材料為45#鋼，為小批量生產(chǎn)，零件的整體以曲面為主，一個大平面，一個小平面，三個φ13 腰型槽，三個φ6 腰型槽，R1、R3、R4 圓角面，R14.21、R7.16 大曲面等。整個零件都以曲面為主，側(cè)面還需要刻字，因此需要采用五軸數(shù)控加工中心加工。

1.2 工藝路線的確定

根據(jù)零件的形狀、技術(shù)要求和生產(chǎn)性質(zhì)制定出工藝路線并填寫機械加工工藝過程，工藝路線主要為：備料-預(yù)備熱處理-加工基準(zhǔn)面-數(shù)控多軸機床加工內(nèi)外形面。

2 數(shù)控加工工序的確定

2.1 機床的選擇

采用工序集中的加工原則，零件的曲面較多，且在曲面上還需要刻字，因此選用VMC0656e 五軸數(shù)控加工中心來完成加工任務(wù)。

2.2 刀具的選擇

由于該零件有內(nèi)輪廓和外輪廓，因此選用Φ12的90°可轉(zhuǎn)位刀具進(jìn)行粗加工，Φ10和Φ6的整體式硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行平面和鍵槽的精加工，曲面部分采用Φ6的2刃整體式硬質(zhì)合金球頭刀?？套植糠植捎忙?的圓角銑刀。

3 夾具設(shè)計

夾具裝配圖如圖 2所示，偏心夾緊機構(gòu)22是利用偏心件的幾何中心和回轉(zhuǎn)中心不同，形成一個弧形楔塊逐漸楔入“基圓盤”與工件之間，從而夾緊工件。 氣動夾緊是通過給氣室中充入氣體，使得由塑料構(gòu)成的下氣室18發(fā)生膨脹，推動杠桿14，杠桿推動導(dǎo)向元件3，導(dǎo)向元件推動卡爪3繞著卡爪連接座11轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對工件的夾緊。

4 零件的加工仿真

并將軟件生成的程序的保存成TXT文件，VERICUT軟件可以直接導(dǎo)入TXT進(jìn)行模擬。目前的五軸機床相比三軸機床和老的五軸機床多了RTCP功能，該功能的作用是在A軸或C軸旋轉(zhuǎn)時，刀具還能保持在坐標(biāo)系中的位置。即坐標(biāo)系會隨著工作臺的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行自動偏置補償，這樣使得編程人員不用再去根據(jù)每把刀具的長度預(yù)先計算出偏置量，減少了編程了工作量。

在正式的加工前，要對程序進(jìn)行充分的檢查，檢查是否存在刀具與夾具碰撞的可能，過切，欠切等一切造成工件報廢和機床損壞的情況。因此需要編寫加工程序，使用仿真VERICUT軟件進(jìn)行加工仿真。仿真結(jié)束后，在零件視圖中可以得到較為精細(xì)的模型顯示，檢查是否有過切和欠切，結(jié)果如圖3所示。確認(rèn)程序沒有問題之后，可以到機床上進(jìn)行首件試切。

5 零件的加工

將加工程序輸入VMC0656e五軸聯(lián)動數(shù)控機床，注意刀具長度補償和刀具半徑補償，對刀完成后進(jìn)行零件的加工。通過類似的曲面殼體零件數(shù)控多軸加工的工程應(yīng)用能力的訓(xùn)練，學(xué)生職業(yè)技能得到較大的提高。

6 結(jié)語

學(xué)生接受數(shù)控多軸加工職業(yè)技術(shù)能力訓(xùn)練以及職業(yè)素質(zhì)訓(xùn)導(dǎo)，掌握數(shù)控加工工藝與多軸加工編程，能設(shè)計中等或復(fù)雜程度零件的數(shù)控加工工藝并完成零件的加工，特別是數(shù)控多軸機床加工能力、復(fù)雜零件數(shù)控工藝制定能力及創(chuàng)新制造等職業(yè)能力得到較好的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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