高速銑外形閉角殘留的去除方法分析

喬娜

[關鍵詞]外形閉角;殘留;工藝流程;程序編制

隨著我國的經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，在板材高速銑加工范圍內，對航空結構件加工中出現的外形閉角殘留進行了定義和分析，通過具體實例給出了外形閉角殘留的幾種去除方法，分別對各個方法的適用范圍及存在的優缺點進行了闡述與研究。

在現代軍工、航天等工業中，高速銑削已廣泛用于加工技術要求較高的精密傳感器的安裝平臺，但精度和效率間的矛盾一直困擾著相關業界。加工中的變形直接影響零件精度，這是生產中長期存在的技術難題。目前，在這方面加工工藝及相關研究方面還不深入，控制加工中變形的相關工藝措施不完善。由于變形程度隨零件尺寸的增大而加劇，這種狀況若不加以解決，會嚴重制約相關行業的發展。因而研究高速銑削加工變形的機理及制定相應的工藝措施，對于提高我國相關工業的發展水平具有重大的理論意義和工程應用價值。

一、加工閉角零件的原理

針對現有兩種閉角零件加工方法出現的問題，引進了一種錐度銑刀，用于加工具有閉角結構的零件。該錐度銑刀是一種切削部位呈圓錐狀，柄部為圓柱狀的銑刀。刀具切削部位直徑要大于刀具夾持部位直徑，這樣可以在三坐標上直接加工一定范圍內的閉角零件，而不需要采用專用的角度工裝。不僅節約了五坐標數控資源及工裝成本，而且還提高了零件加工中的周轉效率，避免了零件重復裝夾造成的定位誤差。

二、外形閉角殘留的去除方法

（一）夾具法

根據對外形閉角殘留的形成原因所做的分析，可以發現，只要消除了刀具與工作臺之間的干涉，就可以將殘留去除，刀具與平臺的干涉高度值h′=h。由于板材單面加工，都是以工作臺定位，要想升高零件的加工位置，切削時給刀具與工作臺間留出足夠的空間，就需要增制一套銑切夾具。在工作臺上完成全部加工后，再在夾具上去除外形閉角殘留。夾具法的應用涉及工藝流程更改、數控程序編制和夾具設計共三個方面。①工藝流程的更改。保持原數控工序內容不變，僅在原數控工序后，增加銑外形閉角殘留工序。②數控程序的編制。與編制精銑外形程序相仿，區別僅在于加工底面偏值中設置負值，其偏值大小，應略大于閉角殘留高度。③夾具的設計。夾具的設計是實現夾具法的關鍵，首先需要考慮零件的定位方式，根據零件以工作臺定位加工后的狀態選取定位基準，實現合理定位;其次需要考慮夾具高度，夾具高度是消除干涉的關鍵因素，夾具高度值應大于刀具與工作臺干涉高度值h′;最后需要考慮夾具外部輪廓，避免刀具與夾具干涉。以某機前座艙側地板為例，零件單面加工，一側外形為變化外形閉角，腹板上有2-Φ18H9工藝孔，根據在數字模型上量取的外形閉角的角度及所選刀具的直徑計算得到最大閉角殘余高度值約為12mm。因此產生的銑切夾具設計思路，是以零件底平面和2-Φ18H9工藝孔定位，夾具高度選定為14mm，夾具外廓按零件外形最小輪廓投影制造，此工裝即可滿足去除外形閉角殘留要求。夾具法適用于外形閉角的角度變化且易于定位裝夾的零件，從外形閉角殘留高度的計算公式可以看出，當外形閉角的角度發生變化時，外形閉角殘留高度也隨之變化，使用按照外形閉角殘留高度最大值設計出的夾具，可以保證在數控加工中完全去除外形閉角殘留，零件易于定位裝夾，可以很容易地設計并制造夾具。夾具法的優點，在于對工藝方案的改動量小，保留了原有工藝流程的全部內容及順序，編程工作量小，編程難度低，易于推廣和實施;缺點在于增加了夾具設計、制造的工作量和零件生產成本。

（二）刀具進給方向的選擇

通常情況下，軋制板料存在較明顯的各向異性，即沿垂直于軋制方向上的屈服應力δ0.2大于平行軋制方向的材料的屈服應力。所以在銑加工時，刀具的行進軌跡應盡可能選擇與板料軋制方向一致，這樣可以有效地減少切削應力的產生。

（三）連接筋法

閉角外形開敞的零件在加工正面內形時需將預銑切部位完全切開，無法保證毛料的封閉。對于這種結構的零件，可以在外形切斷前保證預銑部位的封閉，在外形切斷后將殘留物去除，通過連接筋保持零件穩固。連接筋法的應用同預銑法相同，涉及工藝流程更改和數控程序編制兩個方面。①工藝流程的更改。在原數控工序前，增加預銑外形閉角殘留工序;在原數控工序末尾，增加銑殘留工步;在原數控工序后，增加鉗工工序裁切連接筋。②數控程序的編制。連接筋法的程序編制與預銑法大致相同，除在閉角外形處建出輔助面外，還需在模型四周建出連接筋，連接筋個數及寬度，視零件大小而定，位置沿零件四周均部。以某機11A肋為例，零件單面加工，閉角外形開敞，在模型上建出預銑面、預銑高度面、檢查面和連接筋。預銑及銑外形程序與預銑法程序編制相同，編制內形程序時，以零件和檢查面選取導動邊界;編制切斷程序時，以連接筋作為檢查面;此外還需編制銑殘留程序。

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