數(shù)控銑加工模具零件工藝優(yōu)化策略探析

陳啟明

（衡陽(yáng)市廣播電視大學(xué) 湖南衡陽(yáng) 421000）

數(shù)控銑加工模具零件工藝優(yōu)化策略探析

陳啟明

（衡陽(yáng)市廣播電視大學(xué) 湖南衡陽(yáng) 421000）

現(xiàn)階段，我國(guó)模具加工技術(shù)雖然經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展與完善，但仍存在一些不足之處，例如，切削參數(shù)設(shè)置、刀具選擇以及加工路徑選擇等。本文簡(jiǎn)要分析了數(shù)控銑加工模具零件工藝，并在此基礎(chǔ)上，提出了一系列優(yōu)化策略，僅供相關(guān)工作人員參考。

數(shù)控銑加工 模具零件工藝 優(yōu)化策略

現(xiàn)今我國(guó)機(jī)械加工業(yè)蓬勃發(fā)展，數(shù)控機(jī)床受到了很多行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用及大力推廣，例如，家電領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域以及模具領(lǐng)域等。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，不僅可以有效加工形狀較為特殊的零件，還能提高加工自動(dòng)化程度，有利于優(yōu)化加工效率，縮減加工成本。但數(shù)控機(jī)床在實(shí)際加工過(guò)程中仍存在一些無(wú)法解決問(wèn)題，因此，對(duì)其加工工藝進(jìn)行分析，探討加工優(yōu)化策略具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。［1］

一、加工工藝

1.倒角立銑刀加工

擇取平頭立銑刀，直徑控制在φ13.5mm左右，刀尖倒角約為30°，具體加工參數(shù)如下：進(jìn)給量設(shè)定在每分鐘100mm左右；主軸速度設(shè)定為每分鐘1200r左右。詳情如圖1。

圖1 倒角立銑刀加工示意圖

加工表面不僅要保留圖中的ΔABC，還要保留刀具倒掉區(qū)域的殘留余量，即ΔAHG以及ΔCEF，這樣便會(huì)擴(kuò)大加工表面的殘留余量。由圖1可知，谷G和理想面的間距可以用GJ表示，對(duì)加工面進(jìn)行精加工處理，其基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)為點(diǎn)G與點(diǎn)E，如果排除點(diǎn)G與點(diǎn)E圍成的殘留量，最終形成表面仍和理想面之間保持GJ的間距，與此可見(jiàn)，最終加工所得零件的尺寸與實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)之間存在一定的差異性。如果加工人員繼續(xù)精加工，將會(huì)喪失基準(zhǔn)線，導(dǎo)致斜面尺寸缺乏準(zhǔn)確性，零件仍不符合實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)。

2.不倒角立銑刀加工

刀具加工的具體參數(shù)如下：立銑刀；直徑在φ13.5mm左右；刀尖半徑等于0；主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定在每分鐘1200r左右；進(jìn)給量設(shè)定在每分鐘100mm左右，詳情如圖2所示：

圖2 不倒角立銑刀加工示意圖

如上圖所示，兩刀間谷A與峰B之間存在高度BD，加工表明的殘留量為ΔABC，對(duì)其進(jìn)行精加工處理，可以有效去掉加工表面的殘留量，保證所得加工零件尺寸符合實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)。如果加工人員在設(shè)置刀具實(shí)際加工參數(shù)過(guò)程中，將加工增值量減少，便可以縮減谷A與峰B之間的高度BD，進(jìn)而縮減ΔABC面積，促使精加工操作更具便捷性。但實(shí)際加工過(guò)程中，會(huì)增加數(shù)控系統(tǒng)的加工程度，進(jìn)而擴(kuò)增加工時(shí)間，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。由此可見(jiàn)，不倒角立銑刀加工方法具有一定的理想性，即理論可行，實(shí)際不可行。因?yàn)榈毒叩都饨前霃降扔?不存在，刀尖不倒角，將會(huì)在很大程度上降低其強(qiáng)度與剛性，以及出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，甚至崩刃情況，加大零件表面的粗糙度，導(dǎo)致加工零件與實(shí)際需求不符。［2］

二、優(yōu)化策略

通過(guò)上述分析可知，在實(shí)際加工過(guò)程中，如果擇取不倒角立銑刀加工方法，可以促使零件加工質(zhì)量實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，加工人員要想獲取理想斜面，只需要對(duì)加工面進(jìn)行銑削與精加工處理，消除斜面的表面刀痕即可，但這種方面，極易導(dǎo)致刀具出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，甚至崩刃情況，因此，在實(shí)際加工過(guò)程中，應(yīng)用價(jià)值并不顯著，未受到廣泛應(yīng)用與推廣。擇取倒角立銑刀加工方法，加工人員要想保證零件具有良好的加工質(zhì)量，應(yīng)通過(guò)以下幾種方法，優(yōu)化零件加工表面的粗糙度，確保零件的加工尺寸具有良好的精準(zhǔn)度。

其一，加工過(guò)程中，加工人員要確保刀具可以平穩(wěn)運(yùn)行于加工斜面上，不能隨意變動(dòng)其運(yùn)行方向，刀具位于加工面斜面，或是斜面構(gòu)成的圓弧區(qū)域時(shí)，加工人員要適當(dāng)減緩銑削給進(jìn)速度。刀具初次接觸零件斜面時(shí)，后刀面和零件之間的摩擦力相對(duì)較大，此時(shí)極易出現(xiàn)刀具共振情況。刀具行至斜面構(gòu)成的圓弧區(qū)域時(shí)，銑削長(zhǎng)度以及切入角都會(huì)擴(kuò)增，導(dǎo)致銑切削厚度銳減，由于銑刀存在彈性變形，此時(shí)極易出現(xiàn)讓刀情況，逆銑時(shí)則會(huì)造成過(guò)切問(wèn)題。

其二，模具加工過(guò)程中，加工人員要科學(xué)且合理的選擇切削量，加工人員所選擇的切削量是否具有可行性，將會(huì)直接決定零件加工質(zhì)量。因此，加工模具過(guò)層中，加工人員只有通過(guò)科學(xué)合理的方式擇取切削量，保證切削量可靠可行，便可以提高切削速度，并保證所得加工面與理想需求相符。一般情況下，如果剛度條件適宜，加工人員可以按照零件加工深度設(shè)定切削深度，這樣可以有效減少走刀次數(shù)。［3］

其三，加工人員要對(duì)刀具路徑進(jìn)行合理化設(shè)置。加工人員擇取銑刀加工路徑時(shí)，不僅要確保零件具有較好的表面粗糙度以及加工精度，還要確保走刀路線較少，減少空刀數(shù)量。加工人員可以利用特定尺寸的圓弧在斜面鄰近的切刀路之間進(jìn)行過(guò)渡，然后對(duì)刀路進(jìn)行光順化設(shè)置，移刀在斜面鄰近切刀路之間構(gòu)成特定圓弧進(jìn)行過(guò)渡，并通過(guò)特定設(shè)值，在斜面切刀路邊緣處增加特定的圓弧進(jìn)行過(guò)渡，這樣可以避免加工過(guò)程中，兩次走刀間出現(xiàn)突然轉(zhuǎn)彎情況，促使銑刀向下一加工路線自然過(guò)渡。如果加工斜面的高度相同，加工人員也可以將特定圓弧加設(shè)于模具的兩層間進(jìn)行過(guò)渡，這樣不僅可以保證刀路平滑，還能減少螺旋下刀的切削阻力。

其四，加工人員在加工處理模具內(nèi)斜面過(guò)程中，要擇取螺旋進(jìn)刀方式。如果加工人員應(yīng)用垂直下刀方式，將會(huì)在很大程度上降低銑刀切削速度，擴(kuò)大銑刀、模具二者間的切削力，造成刀具嚴(yán)重磨損，最終擴(kuò)大模具加工面粗糙度。而擇取螺旋進(jìn)刀方式，可以有效避免出現(xiàn)此類問(wèn)題。螺旋進(jìn)刀過(guò)程中，加工人員要合理化設(shè)定螺旋直徑，避免其出現(xiàn)過(guò)小的情況，如果螺旋直徑過(guò)小，螺旋進(jìn)刀方式的加工結(jié)果便會(huì)等同于垂直下刀方式。除此之外，精加工過(guò)程中，如果刀具行距較小，加工人員可以通過(guò)加設(shè)特定圓弧的方式進(jìn)行過(guò)渡，如果圓弧直徑較小，過(guò)渡方式基本等同于直線過(guò)渡時(shí)，加工人員可以通過(guò)擺線進(jìn)給方式進(jìn)行加工，擴(kuò)大兩刀間距，確保加工質(zhì)量符合實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)上述分析可知，倒角立銑刀加工過(guò)程中，通過(guò)順銑方式，以特定圓弧對(duì)鄰近斜面進(jìn)行過(guò)渡加工，并結(jié)合螺旋進(jìn)刀方式進(jìn)行下刀處理，可以保證零件表面具有良好的粗超度，優(yōu)化零件加工精度，確保其加工尺寸符合實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)，提高加工有效率。

［1］劉漢華.數(shù)控銑加工模具零件工藝優(yōu)化策略研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（08）.

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

［3］丁力.加工模具零件的數(shù)控銑工藝改進(jìn)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014（10）.