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        半封閉T槽零件的數(shù)控銑工藝探究

        2022-06-21 02:25:42黃焰霄
        關(guān)鍵詞:數(shù)控銑銑刀型腔

        方 鵬,黃焰霄

        (樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 樂山 614000)

        T型槽平臺(tái)又叫T型槽平板,它是一種表面帶有T型槽的平板,主要用于機(jī)械、機(jī)床制造、電子、電力等20多種行業(yè),其中以重工業(yè)使用最為普遍,占總產(chǎn)量的95%。T型槽平臺(tái)主要用來固定工件,用于裝配、調(diào)試機(jī)械設(shè)備的量具平臺(tái),具有連接簡單、方便可靠、拆卸方便等優(yōu)點(diǎn),使用更為普遍,工程需求量大。但T槽零件特別是半封閉T槽零件在加工時(shí),比通常的開放式T槽零件更復(fù)雜,存在因刀具和工件剛性不夠,加工表面會(huì)產(chǎn)生明顯震紋,特別是在進(jìn)、退刀時(shí),刀具震裂和工件變形大的問題特別顯著(見圖1),筆者研究加工的零件是平臺(tái)鉗的底座,其中它的半封閉T槽由T槽、圓弧槽、底面等構(gòu)成,加工方式擬采用優(yōu)化工藝過程、改變刀具材料和提高切削要素的方法解決該問題。筆者針對半封閉T槽零件進(jìn)行加工工藝分析,對其數(shù)控加工的工藝全過程進(jìn)行詳細(xì)介紹,并針對加工問題改進(jìn)加工工藝方式,完成加工程序編寫、模擬試切削,最終完成了一件真實(shí)的零件加工。

        圖1 零件震紋與刀具裂紋

        1 典型半封閉T槽零件的分析

        圖2為某零件工藝圖,由零件圖可知,其為典型半封閉T槽零件,毛坯尺寸公差范圍較小,有一定精度要求,結(jié)構(gòu)包括型腔、圓孔、T槽、圓弧槽、底面等,毛坯尺寸長115 mm、寬60 mm、高40 mm材料為45鋼。

        1.1 刀具選擇

        從圖2分析可知,零件結(jié)構(gòu)主要由型腔、圓孔、T槽、圓弧槽、底面等組成,由于加工該零件的半封閉T槽時(shí)T形銑刀伸出過長,頸部直徑為保證加工只能選擇較細(xì)的直徑,所以在加工半封閉T槽零件時(shí)震紋明顯,因此考慮選擇鑲硬質(zhì)合金直柄T型槽鎢鋼銑刀,由此來提高刀具剛性,近而減少加工震動(dòng)性,可滿足全部加工需求。

        圖2 零件

        1.2 工藝路線規(guī)劃

        通過上述結(jié)構(gòu)分析及選擇的刀具類型,草擬加工工藝(由于筆者主要講半封閉T槽,故只描述主視圖面加工工藝),思路如下。

        1.2.1 粗銑型腔。裝夾D12×25C×75L直柄鎢鋼銑刀,伸出30 mm長,自適應(yīng)粗銑零件型腔至Z向深度19 mm,留0.5 mm余量精銑。

        1.2.2 精銑型腔(見圖3)

        圖3 型腔粗、精銑

        1.2.3 粗銑T型槽。裝夾D16×6H×100LT型槽銑刀,伸出25 mm長,平面銑T型槽,附加刀路4次每次0.6 mm,Z向每次切削深度1 mm,分底面、壁各留0.2 mm。在文中開始講到半封閉T槽加工時(shí)刀具在進(jìn)、退刀時(shí)由于間斷切削,刀具切削時(shí)受力不均勻,故刀具震裂和工件變形大的問題特別顯著,因此在切削參數(shù)中必須加上光順拐角,拐角半徑為刀具的20%,并且為減少進(jìn)退刀震動(dòng)過大,所產(chǎn)生的刀具震裂,故把圓弧進(jìn)給調(diào)整最小補(bǔ)償因子為0.05,最大補(bǔ)償因子為2,以此來減少刀具在進(jìn)退時(shí)帶來的沖擊力。

        1.2.4 精銑T型槽(見圖4)。

        1.3 確定切削用量及加工工藝

        根據(jù)零件的尺寸加工要求,為提高表面粗糙度,可適當(dāng)提高切削速度,故加工工藝如表1所示。

        圖4 半封閉T型槽粗、精銑

        表1 加工工藝

        1.4 加工步驟

        數(shù)控銑床嚴(yán)格按照編寫的加工程序指令進(jìn)行切削動(dòng)作,如前期未對工件、夾具、刀具、機(jī)床附件的相對位置考慮全面,則極易發(fā)生碰撞事故,因此,加工前分析裝夾條件、合理安排夾持姿態(tài)(如工件懸伸量)、刀具安裝正確和準(zhǔn)確設(shè)置工件坐標(biāo)系十分必要。

        裝夾工件和刀具。裝夾時(shí)工件伸出長度比加工外圍深度多2 mm~5 mm,但最終夾持面不得少于5 mm,否則可能因懸伸過長,夾持過少,加工時(shí)縱徑向切削力過大發(fā)生安全事故。

        由于T型槽結(jié)構(gòu)在工件型腔內(nèi),則必須先銑型腔內(nèi)部,然后再銑半封閉T型槽,因此可把直柄銑刀、T型銑刀同時(shí)裝入刀庫上,以提升加工效率。同時(shí),考慮刀具行程中干涉安全問題,每工序結(jié)束后,必須上移安全平面100 mm處,保證換刀過程安全。

        2 加工程序的后處理

        UG后處理后,程序數(shù)據(jù)量較大,節(jié)選半封閉T槽精銑程序,如下所示。

        N0010 G40 G17 G90 G54

        N0020 G91 G28 Z0.0

        N0030 T02 M06

        N0040 G00 G90 X-4.1732 Y.689 S2000 M03

        N0050 G43 Z.3937 H02

        N0060 Z-.3937

        N0070 G01 Z-.5118 F9.4 M08

        N0080 X-3.5433

        N0090 X-.8024 F15.7

        N0100 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

        N0110 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

        N0120 Z-.3937

        N0130 G00 Z.3937

        N0140 X-4.1732 Y.689

        N0150 Z-.4331

        N0160 G01 Z-.5512

        N0170 X-3.5433

        N0180 X-.8024 F15.7

        N0190 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

        N0200 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

        N0210 Z-.4331

        N0220 G00 Z.3937

        N0230 X-4.1732 Y.689

        N0240 Z-.4724

        N0250 G01 Z-.5906

        N0260 X-3.5433

        N0270 X-.8024 F15.7

        N0280 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

        N0290 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

        N0300 Z-.4724

        N0310 G00 Z.3937

        N0320 X-4.1732 Y.689

        N0330 Z-.5118

        N0340 G01 Z-.6299

        N0350 X-3.5433

        N0360 X-.8024 F15.7

        N0370 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

        N0380 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

        N0390 Z-.5118

        N0400 G00 Z.3937

        N0410 X-4.1732 Y.689

        N0420 Z-.5512

        N0430 G01 Z-.6693

        N0440 X-3.5433

        N0450 X-.8024 F15.7

        N0460 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

        N0470 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

        N0480 Z-.5512

        N0490 G00 Z.3937

        N0500 X-4.1732 Y.689

        N0510 Z-.5906

        N0520 G01 Z-.7087

        N0530 X-3.5433

        N0540 X-.8024 F15.7

        N0550 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

        N0560 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

        N0570 Z-.5906

        N0580 G00 Z.3937

        N0590 X-4.1732 Y.689

        N0600 Z-.6299

        N0610 G01 Z-.748

        N0620 X-3.5433

        N0630 X-.8024 F15.7

        N0640 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

        N0650 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

        N0660 Z-.6299

        N0670 G00 Z.3937

        N0680 M30

        圖5 半封閉T槽零件模擬加工路線圖和零件加工實(shí)物

        3 數(shù)控銑床模擬加工及產(chǎn)品

        利用UGNX刀路模擬功能校驗(yàn)刀具加工軌跡,發(fā)現(xiàn)程序問題并修改。模擬加工路線結(jié)果和零件實(shí)際加工結(jié)果,如圖5所示。

        4 結(jié)束語

        實(shí)際零件加工結(jié)果證明,采用新的工藝過程、換用鎢鋼刀具材料和提高切削速度,可避免因刀具和工件剛性不夠,加工表面會(huì)產(chǎn)生明顯震紋,特別是在進(jìn)、退刀時(shí),刀具震裂和工件變形大的問題。筆者對半封閉T槽零件進(jìn)行工藝制定,程序后處理,仿真模擬及零件加工,所述方法使得產(chǎn)品的加工工藝得到優(yōu)化,提高了零件的生產(chǎn)質(zhì)量,降低不過關(guān)率,因此可廣泛應(yīng)用于制造類企業(yè)的新品研發(fā)生產(chǎn)中。

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