數控機床加工復雜型腔鋁合金零件分析

郭景全

（重慶電子工程職業學院，重慶 401331）

數控機床加工復雜型腔鋁合金零件分析

郭景全

（重慶電子工程職業學院，重慶 401331）

本文針對數控機床加工復雜型腔鋁合金零件時模具的建造方法及編程、加工過程與技巧進行相關論述。同時，根據腔鋁合金零件在加工過程中所呈現出來的特點和要求，對數控機床加工時的編程及工藝技術的選擇進行闡述。

數控加工數控機床銑削加工切削參數

引言

運用數控機床及其配套的設備來加工復雜型腔鋁合金零件，可以很好地實現高效率、高精度及多種工藝間的相輔相成及綜合作用。除了機床、刀具、切削液等這些因素外，還包括對切削參數、工序、零件結構等方面的選擇與考慮。當然，這其中也要考慮到加工過程中的付出成本。如果忽略這其中任何一個因素，都會影響加工的實際效果。因此，要在已有的硬件基礎上，合理對數控機床加工復雜型腔鋁合金零件的程序、工藝進行安排，才有可能達到實際所需要的加工效果。

1　數控機床的概念及其各類型的特點

復雜型腔鋁合金零件的加工想要達到高精度、高質量，其最根本的保障措施就是運用數控機床來加工。而數控機床的類型根據其主軸位置、加工軸數等，大體上分為立式、臥式和立臥轉換式三類。要依據復雜型腔鋁合金零件的實際特點進行選取，同時還要注意復雜型腔鋁合金零件自身所要求的加工精度與標準，以便在加工過程中，可以依據其外形特點，在一次加工的過程中盡可能多加工出零件的外型腔面，減少中途的換刀數、拆卸數。這對于提高復雜型腔鋁合金零件的加工質量，提高數控機床的利用率都大有裨益［1］。

各類型數控機床及其特點如下。

臥式數控機床。因為其主軸位于水平狀態，因此可以實現多軸聯動的多個型腔面的加工。它非常適合復雜型腔鋁合金零件、特別箱體類型的零件。通常，它自帶數控編程回轉工作臺，一般情況下是三個坐標加一個回轉運動坐標。這使它可以在一次加工的過程中完成多個面的加工作業，也可以進行對復雜型腔鋁合金零件的曲面多坐標的聯動作業，但不能與頂、底面同時進行加工。另外，它在對工作臺上的零件進行加工時，還可以同時裝卸工作臺上進行加工的零件，從而提高操作效率。

立式數控機床。它的主軸垂直于工作臺，可以對復雜型腔鋁合金零件的側面外形以及內腔進行加工。通過自身的旋轉軸，它還可以實現四軸、五軸的加工操作。同時，對螺紋、鉆削、鏜削等加工程序都可以很好地完成。它對零件的裝夾及定位方便，非常適用于板盤類及小型殼體類復雜零件的加工。由于其自身立柱的高度有限，所以對箱體類型的加工顯得有些力不從心。

立臥轉換式數控機床。它可以一次實現對復雜型腔鋁合金零件五個面的加工作業。立臥轉換式數控機床同時擁有臥式和立式數控機床的優點。相較之下，比立式、臥式數控機床減少了裝卡數，提高了自身的性能、效率，但設備的價格較為昂貴。

2　對數控機床加工復雜型腔鋁合金零件時切削參數的選取

運用數控機床對復雜型腔鋁合金零件進行加工時，一定要根據機床和切削刀具本身的規格來合理性確定主軸轉速、切削速度等加工時的切削參數。這直接影響到數控機床對復雜型腔鋁合金零件的加工質量和對刀具的利用率。它的計算公式為：n=1000×Vc×π×d。其中，n代表主軸轉速；Vc是切削速度；d是加工零件的直徑［2］。根據公式可以知道，數控機床的主軸轉速取決于切削速度與加工零件的直徑。而這兩個數據既是對數控機床加工復雜型腔鋁合金零件時切削參數選取的重要性能指數，又是在客觀上存在與不斷變化的基礎數據值。

3　數控機床加工復雜型腔鋁合金零件時的常用加工方式

（1）對內外型腔的加工。對于具有復雜型腔的零件加工時，在裝夾工序中可以采用壓板壓邊的方法，預留出一定的零件余長，以保證在加工過程減少其自身的振動。同時，這樣可以一次性把需要加工的零件的內外型腔和四周都完成，進而保證加工零件尺寸與位置的精度。對于只需加工其內部型腔的零件，我們一般可以采用帶有切削刃的刀具。這樣可減少加工的工序，節省加工時間，提高加工效率。對于內外型腔都需要加工的零件，在裝夾工序時，可以將加工零件的內、外輪廓盡可能一次性加工出來，從而保證內、外輪廓的位置與尺寸精度。

（2）對不需開粗的曲面加工。對不需開粗的曲面加工，可以直接從加工零件的外部切入曲面。這樣可以減少平底刀層切的粗加工流程。而利用球刀的側刃，沿著加工零件外形的自然走向用刀，可以輕易切入加工零件的曲面。需要注意的是，切入的間距一般是0.1～0.2mm，進給率一般在5000m/min左右。為了避免切削力過大，可以通過編程軟件預先進行調設，從而保證初始切入時切削力的強度。

（3）通過刀軌偏置實現多件零件的加工。這種加工形式是實現與提高數控機床對復雜型腔鋁合金零件加工效率的一種非常有效的方法。它一般有兩種方式：一種是通過在數控機床上設置多個編程點來實現；另一種是使用同一個編程點，利用數控機床或編程軟件自身的刀軌偏置功能來形成多位置的刀軌軌跡來實現。但是，不管是哪一種方式，都必須保證加工零件在數控機床工作臺上的實際偏置距離與編程軟件中的設置要保持一致［3］。

4　加工過程中裝卡具的合理設計與運用

為了能夠在加工過程中充分發揮出數控機床對復雜型腔鋁合金零件加工的效率、精度，本文在對零件加工工序中的裝卡具工序要進行合理性的設計，且還要使其與加工零件自身的結構特點密切結合。這主要考慮到每個加工零件自身的具體特點存在著不同性，如局部尺寸或薄壁等特征。為了避免裝卡時發生過量與變形，需要通過自制或組合卡具來提高零件加工的精度和效率。

5　結語

對于采用數控機床對復雜型腔鋁合金零件加工的具體層面，應該落實在實現其高效、高精、多種等基礎條件的方面。如果只是片面強調其中任意一種條件，都不可能達到加工的既定目標。在實際加工過程與實踐中，必須要依據其自身的各項基礎條件，安排合理性的加工工序。只有如此，才能充分發揮數控機床的作用，實現復雜型腔鋁合金零件加工的有效性。對于復雜型腔鋁合金零件本身而言，要想實現精度性、可靠性，就不能夠僅僅單獨依靠加工過程中的一、兩個因素，而是需要做好各個方面的前期準備，包含設計、工藝、流程、機床、進度、切削、潤滑、裝夾等各個內容和步驟。這些在很大程度上都決定了加工零件最終的狀態。所以，在實際加工過程中，一定要根據自身的工作條件、復雜型腔鋁合金零件自身的特點，來合理選擇機床及加工操作方式。

［1］劉強，李冬茹.國產數控機床及其關鍵技術發展現狀及展望［J］.航空制造技術，2010，（10）：26-30.

［2］周志雄，周秦源，任瑩暉.復雜曲面加工技術的研究現狀與發展趨勢［J］.機械工程學報，2010，（17）：105-113.

［3］曾太陽.復雜薄壁盤類零件數控高速加工工藝與編程［J］.模具制造，2009，（8）：93-97.

Analysis of Machining Complex Cavity Aluminum Alloy Parts by Numerical Control Machine Tool

GUO Jingquan
（Chongqing Electronic Engineering，Career Academy，Chongqing 401331）

In this paper，the construction method and programming，machining process and skills of complex cavity aluminum alloy parts for NC machine tool were discussed.At the same time，according to the characteristics and requirements of the cavity aluminum alloy parts in the process of processing，the programming and the selection of process technology are expounded.

CNC machining，CNC machine tools，milling，cutting parameters