基于UG8.5手機外殼的五軸數控加工

梁豐　呂輝　袁河鏈

摘要：分析了五軸數控加工的工藝流程，通過以手機外殼模型為加工對象進行了五軸數控加工，對手機外殼的結構工藝性分析，手機拆電極設計出的立體銅工，并成功用于生產，對今后模具加工銅工極大的方便。

關鍵詞：結構工藝性；手機外殼；立體銅工；五軸加工

中圖分類號： TH161 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）24-253-2

1 概述

模具加工的優勢，在傳統的模具加工中，一般用立式加工中心來完成工件的銑削加工。隨著模具制造技術的不斷發展，立式加工中心本身的一些弱點表現得越來越明顯。現代模具加工普遍使用球頭銑刀來加工，球頭銑刀在模具加工中帶來的好處非常明顯，但是如果用立式加工中心的話，其底面的線速度為零，這樣底面的光潔度就很差，如果使用五軸聯動數控機床技術加工模具，可以克服上述不足。采用五軸聯動機床加工模具銅工可以很快地完成模具加工，交貨快，更好地保證模具銅工的加工質量，使模具銅工加工變得更加容易，并且使模具修改變得容易。

如圖1所示為手機外殼產品圖。該產品的壁厚為1.6mm，外形尺寸為139.4mm×72.3mm×9.8mm，其外觀面不能有色差，拉傷，飛邊，縮痕等缺陷，以確保產品的外形和質量要求。

如圖2所示為該手機外殼產品拆出來的立體銅工，正確、合理的加工工藝，是保證手機外殼質量的保證。

2 分析立體銅工在傳統的三軸機床，四軸機床和五軸機床的對比優化

在傳統的三軸機床上加工立體工，需要五次裝夾定位，分中校正，才可以加工出手機立體銅工，這樣五次裝夾定位從效率上遠遠落后，而且裝夾定位誤差累積，使精度難于控制，在操作人員上還有加大工作量，分中校正也使誤差累積，導致整個工件從質量精度難以控制，如圖3所示為傳統三軸機床加工。

將立體工裝夾在四軸機床加工，可以減少裝夾次數，使用轉臺分度的方法進行立體銅工側壁四個面的加工，但工件頂部面還需要在三軸機床上用虎鉗裝夾加工，通過四軸機床只需兩次裝夾就可以完成工件的切削加工，如圖4所示在四軸機床上加工。

使用五軸聯動機床很好地將三軸、四軸無法完成的工件只需在五軸聯動機床上一次裝夾完成五個面的加工，使之減少裝夾次數，操作人員多次校正分中的時間，解決了加工精度的問題，有效地提高加工效率，工件的表面質量，工件的精度控制。如圖5所示在五軸機床上加工。

3 數控加工工藝的制定

3.1 零件的定位與裝夾

為編程基準與機床對刀點重合，方便在加工過程中對刀，手機立體銅工加工坐標系設置在零件底部中心，一次裝夾，五個面都加工，其裝夾形式為在底部面加工4個M8的工藝孔，然后用螺絲固定在夾具上，再把夾具安裝在工作轉臺上，然后用壓板和T型螺栓固定在工作臺的T型槽上。

3.2 零件加工工序內容及刀具選擇

3.3 立體銅工加工過程

1）立體銅工裝夾在圓柱臺夾具上，用螺絲固定住，工件采取四面分中形式，X軸適合于零件的長邊，然后采取工件在轉臺上偏置求出Z軸偏移量，選用D10平底刀，采用型腔銑開粗加工，余量留0.3，去除大面積余料。

2）去除完大面積余料，需要對D10平底刀加工不到的位置進行二次開粗，清角，選取D3平底刀清角，采用參考刀具D13平底刀，零件清角加工。

3）對立體銅工頂面及基準臺開粗預留余量進行精加工，選取D10平底刀，設置余量為0，選擇切削模式為往復，公差調至0.005，主軸轉速設置為5000，進給率給800。

4）采用固定軸輪廓銑加工對銅工圓角曲面部位進行精加工，選取刻尖刀0.1，設置驅動方法為[曲線/點]沿著圖案軌跡切削。

5）采用固定軸輪廓銑加工對銅工頂面圖案進行銑削，設置切削模式為[往復]，步距為0.07，刀具路徑與X軸的夾角設置為45°，使刀具徑均勻，保證表面質量，零件加工刀路。

6）采用平面銑加工策略對零件側面臺階進行粗加工，選擇刀具為D10平底刀分層銑削加工。

7）采用型腔銑加工策略對零件凹槽側壁進行開粗加工，選取D平底刀分層銑削加工，進刀方式選擇螺旋下刀，設置刀軸為[指定矢量]朝向加工面，設置余量為0.1，選擇切削模式為跟隨周邊。

8）對立體銅工側面臺階開粗預留余量進行精加工，選取D10平底刀，設置余量為0，選擇切削模式為往復，設置刀軸為[垂直于第一個面]公差調至0.005，主軸轉速設置為5000，進給率給800。

9）對立體銅工側面凹槽底面開粗預留余量進行精加工，選取D2平底刀，設置部件余量為0.2，設置最終底部余量為0，設置刀軸為[垂直于第一個面]公差調至0.005，主軸轉速設置為5000，進給率給800。

10）對立體銅工側面凹槽側壁開粗預留余量進行精加工，選取D2平底刀，設置部件余量為0，設置最終底部余量為0.05，設置刀軸為[垂直于第一個面]公差調至0.005，主軸轉速設置為5000，進給率給800 進行側壁精加工。

11）采用固定軸輪廓銑加工對銅工側面曲面圓弧部位進行銑削加工，選取R2球頭刀，設置驅動方法為[區域銑削]選取要加工的曲面。設置刀軸為[指定矢量]，選取底部平面， 切削模式為[跟隨周邊]，步距為[0.05]。

4 結束語

該銅工在設計時，根據產品的結構特點和外表面的質量要求，合理地選擇了立體銅工的形式，避免了拆一堆銅工電極的缺點。把周邊幾組銅工組合在一起設計一個立體工形式，模具采用了這種立體銅工結構，有效地提高了加工效率，為操作人員節省了很多裝夾校正的時間，降低了工作成本，針對立體銅工的特點，對立體工的進行了全面合理的工藝安排，選擇了當前的五軸加工設備，刀具，夾具的安裝模式，制定了合理的加工路線，通過一次裝夾定位加工五個面，保證了產品的質量，提高了生產效率。該立體銅工很好地解決了實際的生產中的問題，產品質量符合要求，結合這類銅工的特點，對類似的手機夾體加工工藝有一定的借鑒參考作用。

參 考 文 獻

[1] 楊勝群.數控加工實用教程[M].清華大學出版社，2006 （11）.

[2] 寇文化.UG8.0數控銑多軸加工工藝與編程[M].化學工業出版社，2015（7）.