基于車銑復(fù)合加工的燈罩CAM刀路設(shè)計(jì)

陳 峰

(武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430073)

加工效率與精度是金屬加工領(lǐng)域追求的永恒目標(biāo). 隨著數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床技術(shù)以及加工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的加工理念已不能滿足人們對加工速度、效率和精度的要求. 在這樣的背景下，復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生. 一般來說，復(fù)合加工是指在一臺加工設(shè)備上能夠完成不同工序或者不同工藝方法的加工技術(shù)的總稱. 目前的復(fù)合加工技術(shù)主要表現(xiàn)為兩種不同的類型，一種是以能量或運(yùn)動(dòng)方式為基礎(chǔ)的不同加工方法的復(fù)合；另一種是以工序集中原則為基礎(chǔ)的、以機(jī)械加工工藝為主的復(fù)合，車銑復(fù)合加工是近年來該領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的加工方式之一. 目前的航空產(chǎn)品零件突出表現(xiàn)為多品種小批量、工藝過程復(fù)雜，并且廣泛采用整體薄壁結(jié)構(gòu)和難加工材料，因此制造過程中普遍存在制造周期長、材料切除量大、加工效率低以及加工變形嚴(yán)重等瓶頸. 為了提高航空復(fù)雜產(chǎn)品的加工效率和加工精度，工藝人員一直在尋求更為高效精密的加工工藝方法，車銑復(fù)合加工設(shè)備的出現(xiàn)為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有效解決方案.

1 車銑復(fù)合加工的含義

車銑是利用銑刀旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)的合成運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對工件的切削加工,使工件在形狀精度、位置精度、已加工表面完整性等多方面達(dá)到使用要求的一種先進(jìn)切削加工方法. 車銑復(fù)合加工不是單純的將車削和銑削兩種加工手段合并到一臺機(jī)床上,而是利用車銑合成運(yùn)動(dòng)來完成各類表面的加工,是在當(dāng)今數(shù)控技術(shù)得到較大發(fā)展的條件下產(chǎn)生的一種新的切削理論和切削技術(shù)[1]31-34.

2 燈罩零件車銑復(fù)合加工的CAM刀路設(shè)計(jì)

如圖1所示航空內(nèi)飾零件燈罩，采用直徑70的棒料毛胚，已完場內(nèi)孔及腔內(nèi)均布孔系的加工，先擬使用車削中心加工外部輪廓、周側(cè)矩形槽及凸耳孔系，可利用MasterCAM軟件刀路設(shè)計(jì).

圖1 燈罩零件的車削中心加工

3 燈罩零件外圓輪廓的車削加工刀路設(shè)計(jì)

圖2所示是燈罩零件外圓輪廓車削、切槽加工的工序圖樣和刀路設(shè)計(jì)輪廓線的構(gòu)建示意圖. 車削刀路設(shè)計(jì)時(shí)，在MasterCAM的Lateh車削功能模塊中按圖2(b)所示構(gòu)建外圓車削輪廓，選擇固定循環(huán)的粗車循環(huán)刀路構(gòu)建方法，并串聯(lián)外形輪廓，按工藝要求選用機(jī)夾外圓車刀、設(shè)置粗車的切削參數(shù)，得到圖3a所示的外圓輪廓車削刀路. 粗車刀路設(shè)計(jì)時(shí)只需選用固定循環(huán)的精車循環(huán)方式，再選擇引用前一粗車循環(huán)刀路數(shù)據(jù)即可. 切槽刀路設(shè)計(jì)時(shí)，按圖2c所示構(gòu)建槽型輪廓，并以兩角點(diǎn)方式選擇槽型輪廓，選用刀寬3mm的機(jī)夾槽刀后，設(shè)置切削步長2.5mm，退刀量2，單向進(jìn)刀，即可得圖3b所示切槽加工刀路.

圖2 燈罩零件的車削加工

圖3 燈罩零件車削加工的刀路

4 燈罩零件小端凸耳輪廓銑鉆加工刀路設(shè)計(jì)

可按圖4所示將對應(yīng)的輪廓和孔位繪制在側(cè)視圖上，利用軟件C 軸切削中端面銑削和端面鉆孔功能，和數(shù)控銑削加工刀路一樣設(shè)置刀路參數(shù)，即可得凸耳輪廓銑削和鉆孔加工刀路.

圖4 燈罩零件的凸耳輪廓銑削加工

其中，由C軸端面鉆孔刀路得到程序如下：

O1234 程序番號 T040 選用鉆孔刀具

M24 切換到銑削加工方式 G28 H0 C軸回零

G0 X39.Z20 刀具定位到孔所在直徑 C30.M8 C軸定位到孔1中心

S2000 M13 啟動(dòng)銑削動(dòng)力頭 G81 Z-6.R5.F50 鉆鏜循環(huán)鉆孔

C210. C軸定位到孔2中心 G80M9 退出鉆鏜循環(huán)

G28 U0.W0.H0.M15 各軸回零 M30 程序結(jié)束

5 結(jié)語

本文以典型回轉(zhuǎn)零件航空內(nèi)飾燈罩為例，采用優(yōu)化的數(shù)控加工工藝對零件進(jìn)行數(shù)控編程,并采用自定義的后處理文件生成了相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控代碼.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該零件的加工質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期的加工要求,為車銑復(fù)合數(shù)控加工提供了設(shè)計(jì)思路和方法[2]72-75，與常規(guī)數(shù)控加工工藝相比，復(fù)合加工具有的突出優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，縮短產(chǎn)品制造工藝鏈，提高生產(chǎn)效率. 車銑復(fù)合加工可以實(shí)現(xiàn)一次裝卡完成全部或者大部分加工工序，從而大大縮短產(chǎn)品制造工藝鏈. 這樣一方面減少了由于裝卡改變導(dǎo)致的生產(chǎn)輔助時(shí)間，同時(shí)也減少了工裝卡具制造周期和等待時(shí)間，能夠顯著提高生產(chǎn)效率.

第二，減少裝夾次數(shù)，提高加工精度. 裝卡次數(shù)的減少避免了由于定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致的誤差積累. 同時(shí)，目前的車銑復(fù)合加工設(shè)備大都具有在線檢測的功能，可以實(shí)現(xiàn)制造過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)的在位檢測和精度控制，從而提高產(chǎn)品的加工精度.

第三，減少占地面積，降低生產(chǎn)成本. 雖然車銑復(fù)合加工設(shè)備的單臺價(jià)格比較高，但由于制造工藝鏈的縮短和產(chǎn)品所需設(shè)備的減少，以及工裝夾具數(shù)量、車間占地面積和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的減少，能夠有效降低總體固定資產(chǎn)的投資、生產(chǎn)運(yùn)作和管理的成本.

[1] 候春霞.Mastercam在車銑復(fù)合加工中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程,2009(12).

[2] 陳子銀.基于MasterCAM的車銑復(fù)合加工技術(shù)[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2007(11).