基于MasterCAM數(shù)控銑削加工非對(duì)稱雙面體

樓倩倩

摘 要 本文主要從雙面非對(duì)稱體零件的選刀及加工工藝的難點(diǎn)出發(fā)，分析如何利用MasterCAM軟件編制合理的刀具路徑，以提高產(chǎn)品加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 加工工藝 刀具路徑 加工質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TG527文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

CNC Milling Asymmetric Double-sided Body Based on MasterCAM

LOU Qianqian

(Guangzhou Kangda Vocational Technical College, Guangzhou, Guangdong 510000)

Abstract This article starts from the tool selection and the difficulty of the process of double-sided asymmetric body parts, analyzes how to use MasterCAM software to prepare a reasonable tool path in order to improve the quality of product processing.

Key words processing; tool path; processing quality

0 引言

在企業(yè)數(shù)控銑加工案例中數(shù)雙面連接件的加工最為典型，在進(jìn)行多面加工的時(shí)候針對(duì)各面的工藝要求要進(jìn)行諸多考慮，尤其是不對(duì)稱的單件多面體尤為復(fù)雜。如在加工完一面后再翻轉(zhuǎn)加工另一面時(shí)，翻轉(zhuǎn)的方向不能錯(cuò)位，否則將會(huì)造成工件報(bào)廢。同時(shí)編程加工時(shí)需結(jié)合所提供毛坯大小，對(duì)加工余量的計(jì)算必須準(zhǔn)確，否則會(huì)因?yàn)橛?jì)算不當(dāng)造成工件報(bào)廢。①

1 工件外型分析及工藝要求

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

如圖1和圖2所示，本產(chǎn)品是典型的單件雙面非對(duì)成體，產(chǎn)品最大外輪廓為115*75*25。零件通孔尺寸為￠16mm，正面為最大外輪廓為橢圓，注意上表面為球面。并且進(jìn)行R5mm的倒圓角，右側(cè)為深度為13mm的臺(tái)階面。底面為65*40*4mm的矩形凹槽，周邊圓角為R10。

圖1 工件正面實(shí)體模型

圖2 工件反面實(shí)體模型

1.2 工件工藝要求

該零件材料為45#鋼，相對(duì)而言切削性能較好。零件要求表面粗糙度為Ra1.6。由于此產(chǎn)品六面均不對(duì)稱。在加工前應(yīng)考慮好加工面的翻轉(zhuǎn)問題。加工時(shí)所提供的毛坯大小為120*80*30mm。由于頂面是一個(gè)不規(guī)則的橢圓構(gòu)成，考慮二次裝夾的難易程度，所以應(yīng)先加工產(chǎn)品底面，易于二次裝夾的定位。

2 底面裝夾及加工

2.1 底面裝夾

底面矩形厚度為13mm，為了避免翻轉(zhuǎn)裝夾后加工出現(xiàn)接刀痕跡，因此工件高出虎鉗的距離應(yīng)大于底面矩形的厚度，所以在此裝夾高度應(yīng)為高出虎鉗20mm。為了在反面后不失去X方向的基準(zhǔn)，需對(duì)X方向在翻面前的一側(cè)加工到位。因此在工件首次裝夾應(yīng)凸出虎鉗X方向一些距離，并把此面加工到位，翻面后的Y方向基準(zhǔn)可以取虎鉗內(nèi)側(cè)固定面面作為基準(zhǔn)面進(jìn)行對(duì)刀。裝夾示意圖如圖3所示。

圖3 反面裝夾示意圖

2.2 底面加工工藝安排

（1）面銑粗加工及精加工。由于產(chǎn)品余量較多，所以我們可以采用直徑較大的平底刀 (直徑40mm)表面粗加工及精加工，產(chǎn)品粗加工預(yù)留量為0.2mm，首先進(jìn)行表面開粗，選擇進(jìn)給速度F為800mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S為2000轉(zhuǎn)/min，加工方式采用干切削，之后采用進(jìn)給速度為200mm/min，轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/mm，進(jìn)行表面精加工，同樣采用干切削。

（2）底面輪廓粗精加工?？紤]翻面后側(cè)面可能會(huì)出現(xiàn)明顯的對(duì)刀痕跡，所以在首次裝夾時(shí)不宜裝得過深，本產(chǎn)品解決方案為裝夾高度為高于鉗口18mm，開粗時(shí)進(jìn)給速度為1000mm/min，轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/min，加工深度為每層1.2mm，加工余量為0.2。精加工時(shí)選擇進(jìn)給速度F為200mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S為3000轉(zhuǎn)/min，加工深度為每層0.1mm。

（3）底面矩形槽加工。底面矩形槽加工較為簡單，粗精加工的進(jìn)給速度轉(zhuǎn)速與切削深度與底面輪廓加工相同，在這里不做過多講解。

（4）鉆孔加工。為了提高鉆孔時(shí)的穩(wěn)定性，應(yīng)先在表面加工前先進(jìn)行定位鉆，之后進(jìn)行粗鉆和精鉆，如孔過大可用平刀擴(kuò)孔。鉆孔方式使用深孔啄鉆。進(jìn)給速度F為100mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S為800轉(zhuǎn)/min。對(duì)直徑16的通孔采用10mm平底刀進(jìn)行輪廓擴(kuò)孔加工。②加工時(shí)墊塊應(yīng)避開通孔位，以免出現(xiàn)斷刀及墊塊損傷。

3 頂面裝夾及加工

3.1 頂面裝夾

由于工件為不對(duì)稱體，因此在加工前應(yīng)詳細(xì)核對(duì)翻面裝夾位置是否與軟件加工中的坐標(biāo)相吻合。

此工件翻面是以X軸為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行180暗男轉(zhuǎn)，再進(jìn)行裝夾?？紤]到Z軸加工原點(diǎn)的已被翻轉(zhuǎn)，所以采用墊塊突出底面一段距離，對(duì)刀時(shí)如圖4所示，墊塊與產(chǎn)品相交處為Z軸零點(diǎn)位置，X基準(zhǔn)面為已加工到位的X面，Y軸為虎鉗內(nèi)側(cè)固定面，進(jìn)行輔助性對(duì)刀。由于毛坯厚度為30mm，所以加工高度應(yīng)從2mm算起。對(duì)刀如圖4所示。

3.2 頂面加工工序分析與安排

（1）頂面粗加工。頂面同樣采用直徑12mm平刀進(jìn)行曲面挖槽粗加工，余量為0.2mm。選用進(jìn)給速度為1000mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/min，每層切深為0.3mm，一直加工至Z-15mm。

（2）橢圓外輪廓側(cè)面與底面精加工。同樣用直徑12mm平底刀對(duì)橢圓外形Z方向以每層0.1mm分層進(jìn)行精加工，Z方向直接加工到位，底面以外形銑削二維輪廓加工，每次銑削輪廓向外補(bǔ)正5mm。選用進(jìn)給速度F為200mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S為3000轉(zhuǎn)/min。

（3）臺(tái)階面的加工方式。用12mm平底刀加工臺(tái)階面，選用進(jìn)給速度為200mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/min，臺(tái)階側(cè)面則采用XY方向每層0.1mm分層精加工，Z方向直接加工到位。

（4）工件圓弧頂面及弧形凹槽加工。由于曲面挖槽開粗為Z軸分層加工，上表面為淺平面，所以會(huì)產(chǎn)生較大的階梯面，時(shí)加工余量不均勻，所以用直徑10mm球刀對(duì)圓弧頂面及凹槽進(jìn)行半精加工及精加工。半精加工時(shí)為了加工效率及余量均勻度，采用平行銑削精加工預(yù)留量為0.2，進(jìn)給速度800mm/min，主軸轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/min，步距0.2對(duì)圓弧頂面及凹槽半精加工。精加工時(shí)為了使上表面邊緣加工到位，并且曲面精度達(dá)到1.6，采用3D等距環(huán)繞加工，進(jìn)給速度F為800mm/min，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)，步進(jìn)量為0.12mm。

通過采用上述的裝夾、對(duì)刀與編程加工方法，有效地解決了單件雙面非對(duì)成體的對(duì)刀、編程及工藝問題，各面的粗糙度。

4 結(jié)束語

本產(chǎn)品為典型的單件雙面非對(duì)成體，只要把產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)域材料性質(zhì)考慮清楚，并采用上述坐標(biāo)基準(zhǔn)裝夾與加工方案，便可解決絕大多數(shù)雙面體加工的難點(diǎn)問題。

注釋

① 吳長德.MasterCAM9.0系統(tǒng)學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

② 劉端品.數(shù)控銑床加工[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20010.10.