數銑加工薄壁零件工藝設計

原俊卿

摘 要：近年來，隨著科學技術的迅速發展，數控技術水平也得到了不斷提高。薄壁零件具有節省原材料、重量輕、結構緊湊等特點，是一種高精度零件。目前，我國薄壁零件的應用范圍越來越廣，各行各業對其需求量也越來越多，從而給數銑加工薄壁零件工藝提出了更高的要求。本篇論文主要分析并探討數銑加工薄壁零件的工藝設計。

關鍵詞：數銑；加工；薄壁零件；工藝設計

隨著數控技術的迅速發展與進步，數控機床受到了科技界與工業界的高度關注與普遍重視。目前，發展數控機床是我國機械制造業實現行業技術改造與持續發展的必由之路，其為實現自動化奠定了良好的基礎。薄壁零件作為一種高精度零件，在很多關系到我國國計民生的行業中有著十分廣泛的應用。

本篇論文以圖1所示零件為例，探討數銑加工薄壁零件工藝設計。該零件的基本結構，如圖1所示。

零件的最外端是一個長方體，其尺寸為120mm×80mm ×27mm；零件四角的中心處各有一凹形缺口，呈中心對稱，直徑為12mm；零件的中心有一個圓形臺階，直徑為46mm，高度為4mm；圓形臺階上是一個薄壁設計，呈正五邊形，高度為6mm，壁厚為0.88mm，此處為本次數銑加工中的重點，也是難點。倒圓角之后使其與零件的圓形臺階相切，倒角為45°，于正五邊形的中間處設計一個半徑為4mm的圓弧；Ra3.2。本零件的加工要求比較高，因此，本研究所選擇的加工思路如下。

第一，進行粗加工。粗加工的具體步驟：首先，選取一個合適的毛坯，其尺寸應略大于零件設計尺寸，本次所選的毛坯尺寸為122mm×82mm×30mm；其次，采取面銑的方式，將毛坯的上、下各銑去1.5mm，從而使其達到設計要求的高度（27mm），之后再銑去長度與寬度上的2mm。這屬于整體開粗，此時可以選用的曲面刀具路徑主要有3種，即平行銑削、挖槽式銑削以及等高外形銑削。按照設計要求，本次選擇的曲面刀具路徑是挖槽式銑削，原因在于這種路徑可以在走刀、抬刀次數比較少的條件下，把零件多處設計的大體輪廓加工出來，不僅有效縮短了曲面刀具路徑，還可以有效提高加工效率。在使用挖槽式銑削這種路徑進行粗加工的過程中，應當遵循邊界外下刀的加工原則。此時，邊界的選擇就顯得尤為重要，應當引起高度注意的是零件中的薄壁部分。在接下來進行精加工過程中，如果所選銑刀的直徑比較大，就極易導致薄壁出現變形。針對這樣的問題，在進行粗加工的時候需要留出充足的余量（本次為0.6mm），由于薄壁的設計尺寸是0.88mm，因此，在粗加工結束后應當使壁厚保持在1.48mm左右。

第二，進行半精加工。這一步驟的主要目的是將粗加工完成后剩余的殘留料去除，以消除因殘留料過多而對接下來的精加工造成的影響。此處選用的曲面刀具路徑是等高外形銑削，選擇的刀具是直徑為8mm的平底刀，并留出充足的余量（本次為0.3mm）。在進行半精加工的過程中，使用道具對X、Y平面進行輪廓切削，在切削完一個平面之后，使刀具沿著Z軸進行平移，再對下一平面進行切削，直到所有平面切削完成為止。

第三，進行精加工。按照設計，零件最小曲面半徑是4mm，所以，此處選用半徑為3mm的球刀，并設定主軸轉速為2700轉/min到2800轉/min、切削間距為0.1mm，在進行切削的過程中，速度選擇比較小，從而可以保證零件的表面粗糙度。

第四，進行清角加工。因為在精加工的過程中使用的是半徑為3mm的球刀，所以在圓弧與圓間的連接處會存在殘留料，因此需要進行清角。此時，應選用直徑為8mm的平底刀。

第五，進行孔加工。按照設計，零件四角的中心處各有一直徑為12mm的通孔，因此需要進行孔加工。首先，在中心打一個中心孔；其次，使用直徑為6mm的鉆頭進行鉆孔，使孔有所擴大；最后，再使用直徑為12mm的鉆頭進行擴孔，使其達到設計尺寸。采用深孔啄鉆的鉆孔刀路，這是因為深孔啄鉆方式可以改變刀具的回退高度，排屑效果也比較好。

綜上，若想加工出符合標準的、質量比較高的薄壁零件，必須根據實際加工情況，解決其在加工過程中極易出現的變形問題，還要綜合考慮零件的生產效率、表面粗糙程度。

參考文獻

[1]歐陽坤源.數銑加工薄壁零件工藝設計[J].科技創新導報，2013，（13）：36.

（作者單位：浙江寧波第二技師學院）