(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北黃岡 438002)

1 加工工藝的選擇

1.1 工藝分析

根據(jù)如圖1所示鼠標(biāo)加工模型，其外形尺寸長寬高為140mm×81mm×58mm。從外形上看，鼠標(biāo)模型上表面為曲面，底部為平面，側(cè)面為內(nèi)斜凹曲面，如圖2所示。需要分別加工模型的上、下兩個模型面才能完成整個鼠標(biāo)模型的加工，選用的數(shù)控機床為三軸數(shù)控加工中心機床，考慮到鼠標(biāo)的上表面為曲面，下底面為平面，應(yīng)先加工平整底面。為了便于裝夾以及后續(xù)機械加工去除工藝凸臺，在底平面設(shè)計兩個尺寸一致的方形小凸臺(小凸臺后續(xù)通過機械加工方式去除，其長寬高尺寸為20mm×12mm×10mm),設(shè)置工藝凸臺如圖3所示。

圖1 鼠標(biāo)外形尺寸

圖2 鼠標(biāo)外形模型

圖3 工藝凸臺

1.2 工藝路線制定

由以上工藝分析可制定如下工藝路線：

下料→數(shù)控加工銑底部及側(cè)面→翻面虎鉗裝夾凸臺，數(shù)控加工上部曲面及側(cè)面→普通機加去凸臺，留研余量0.05mm→研凸臺面至與鼠標(biāo)模型底部平面至平整→去毛刺。

1.3 毛坯及材料的選擇

如圖1所示為鼠標(biāo)模型，其形狀近似長方形，毛坯可選擇方形材料，如圖4所示，其尺寸為141×82×69mm。常見樣板模型所用材料有塑料、鋁合金、鋁、銅、鋅合金等軟質(zhì)材料，此鼠標(biāo)樣板模型選用鋁材材料。

圖4 加工毛坯

圖5 虎鉗夾具

1.4 夾具選用

產(chǎn)品模型數(shù)控加工是制作產(chǎn)品模型手板的常見加工方法。因為手板加工批量較小，常為小批量或單件生產(chǎn)，所以利用專門的夾具進(jìn)行加工的方法變得不可取。為了節(jié)約加工成本，減少加工輔助時間，應(yīng)盡可能使用常規(guī)的裝夾方式，如：虎鉗、三爪卡盤等。此鼠標(biāo)模型采用裝夾夾具為虎鉗，如圖5所示。加工底部、上表面的裝夾方式分別如圖6(a)、圖6(b)所示。

圖6 夾具裝夾方式

2 基于NX的鼠標(biāo)模型加工工藝方法及加工參數(shù)

2.1 鼠標(biāo)模型底部加工

2.1.1加工工藝分析

(1)粗加工根據(jù)所加工毛坯外形尺寸、材料和去除余量，依據(jù)刀具能大不小的原則，粗加工選用直徑為φ12的平底刀，因鋁制材料偏軟，加工過程中切削受熱易粘刀，為避免形成積削瘤，影響切削效果和加工表面質(zhì)量，故應(yīng)選用高速鋼，并澆冷卻效果較好的乳化液進(jìn)行冷卻，其加工參數(shù)如表1中的工步1所示。

(2)精加工粗加工完成后，由于所剩下殘余余量不多，故可以直接進(jìn)行精加工，在精加工過程中先精加工底部平面，再精加工側(cè)面，為了提高凸臺表面質(zhì)量，便于后續(xù)裝夾，可以對凸臺側(cè)面進(jìn)行精加工，所用刀具為φ10平底刀，加工鼠標(biāo)側(cè)面用R3的球頭刀，其加工參數(shù)如表1中的工步2至工步4所示。

2.1.2基于NX數(shù)控編程加工過程

(1)打開NX軟件進(jìn)入加工模塊。

(2)創(chuàng)建加工坐標(biāo)系。

(3)根據(jù)表1所示參數(shù)分別創(chuàng)建刀具，選擇毛坯、加工零件等，并設(shè)置相應(yīng)切削參數(shù)。

2.1.3基于NX數(shù)控編程技巧

(1)開粗時，為了避免模型外形加工不完整(如圖7刀路軌跡(a)所示)，使模型外形加工更徹底，在切削參數(shù)的策略項里，勾選“在延展毛坯下切削”選項和設(shè)置毛坯距離為2mm，結(jié)果如圖7刀路軌跡(b)所示。

(2)由于在開粗過程中，大部分毛坯余量已經(jīng)切除，切除后效果如圖8所示，為了避免在后續(xù)鼠標(biāo)模型上表面粗加工過程中過多走空刀，浪費不必要加工時間，影響加工效率。需要把開粗仿真加工剩余的余量保存為IPW，作為后續(xù)鼠標(biāo)模型上表面加工的毛坯。

(3)精加工底部平面時，為了保證刀具不碰到凸臺側(cè)面，凸臺側(cè)壁所留余量略大于粗加工余量，設(shè)為0.35mm，底部余量為0，同理，精加工凸臺側(cè)面時，底部余量設(shè)為0.02，側(cè)面余量為0。其刀路軌跡分別如圖9，圖10所示。

表1 鼠標(biāo)底部加工工序

圖7 鼠標(biāo)模型粗加工刀路軌跡

圖8 粗加工仿真效果

圖9 底部精加工刀軌圖

圖10 凸臺側(cè)壁精加工刀軌

(4)精加工鼠標(biāo)模型側(cè)面時，由于只能加工部分側(cè)面，故抬刀非常多，為了避免過多抬刀(如圖11(a)所示)，在切削參數(shù)的策略項里，可以選擇“混合洗”方式。其刀路軌跡和仿真效果分別如圖11(b)，圖12所示。

圖11 側(cè)面精加工刀路軌跡

圖12 精加工仿真效果

2.2 鼠標(biāo)模型上表面加工

2.2.1加工工藝分析

(1)粗加工其加工方法和鼠標(biāo)模型底部粗加工方法一致，加工毛坯選用IPW模式，選用直徑為φ12的平底刀，因鋁制材料偏軟，加工過程中切削受熱易粘刀，為避免形成積削瘤，影響切削效果和加工表面質(zhì)量，故應(yīng)選用高速鋼，并澆冷卻效果較好的乳化液進(jìn)行冷卻，其加工參數(shù)如表2中的工步1所示。

(2)精加工粗加工完成后，由于所剩下殘余余量較多，故可以利用D10R0.8牛鼻刀直接進(jìn)行半精加工，在用R3的球頭刀進(jìn)行最終精加工，其加工參數(shù)如表2中的工步2至工步3所示。

(3)清根加工由于R3刀精加工后，在滾輪根部有過多殘余余量，故需用R1.5球頭刀進(jìn)行清根加工，其加工參數(shù)如表2中的工步4所示。

表2 鼠標(biāo)上表面加工工序

2.2.2基于NX數(shù)控編程技巧

(1)加工鼠標(biāo)模型上表面時，加工坐標(biāo)系需重新建立，并注意保證X軸向不變，繞X軸旋轉(zhuǎn)180°獲得，裝夾工件時仍然保持原有X向不變，繞X軸旋轉(zhuǎn)180°后進(jìn)行裝夾。

(2)加工毛坯選擇方式為鼠標(biāo)模型粗加工的IPW模式，選擇過濾器選用“小平面體”方式，方能選中。

(3)半精加工、精加工時，為了使平緩表面加工徹底，在切削參數(shù)的“連接”項里，勾選“層間切削”并使用深度切削。刀路軌跡如圖13所示。

(4)在精加工時，由于使用的是R3球頭刀，切削參數(shù)中“切削深度”需比實際切削深度深3mm，側(cè)面才能夠加工完整。

(5)清根加工中，直接利用參考刀具方式，選擇參考刀具為R3球頭刀進(jìn)行清根，刀路軌跡如圖14所示，最終加工效果如圖15所示。

圖13 精加工刀路軌跡

圖14 清根刀路軌跡

圖15 最終仿真效果

3 結(jié) 語

鼠標(biāo)模型樣板加工重點在于多面加工中采取的加工工藝及加工方法，在加工過程中，由于每次對刀面稍有差別，故應(yīng)該盡量保持所選基準(zhǔn)面的統(tǒng)一性。

有些鼠標(biāo)模型由于側(cè)面為內(nèi)凹面，僅僅加工上下兩個方向的面，無法保證側(cè)面加工到位。此種情況應(yīng)做四面加工。首先局部加工兩個側(cè)面，(此時一定要注意不要過多破壞毛坯最大外形尺寸，以便留有后續(xù)對刀基準(zhǔn))然后再加工上下兩個方向的面。

在模型樣板多面加工中，為了保證對刀的準(zhǔn)確性，防止各加工面不要錯位，要求毛坯有一定的平行、垂直度要求，必要時需留有適當(dāng)修磨余量。

工藝凸臺的方法適用于模型樣板中有較大平面或者較為平緩的曲面，具有裝夾可靠、穩(wěn)定，加工效率高、節(jié)省材料、易于去除工藝凸臺，利于修研平整等優(yōu)點。