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數(shù)控銑削的工藝性分析
閱讀：773 發(fā)布時間：2021-12-18數(shù)控銑削加工工藝性分析是編程前的重要工藝準備工作之一，根據(jù)加工實踐，數(shù)控銑削加工工藝分析所要解決的主要問題大致可歸納為以下幾個方面。
1、選擇并確定數(shù)控銑削加工部位及工序內(nèi)容
在選擇數(shù)控銑削加工內(nèi)容時，應充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢和關鍵作用。主要選擇的加工內(nèi)容有：
（1）工件上的曲線輪廓，特別是由數(shù)學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓，如圖4.17所示的正弦曲線。
（2）已給出數(shù)學模型的空間曲面,如圖4.18所示的球面。
圖4.17 Y=SIN(X)曲線
圖4.18 球面
（3）形狀復雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難的部位；
（4）用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內(nèi)外凹槽；
（5）以尺寸協(xié)調的高精度孔和面；
（6）能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀；
（7）用數(shù)控銑削方式加工后，能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕勞動強度的一般加工內(nèi)容。
2、零件圖樣的工藝性分析
根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點，對零件圖樣進行工藝性分析時，應主要分析與考慮以下一些問題。
（1）零件圖樣尺寸的正確標注
圖4.19 零件尺寸公差帶的調整
由于加工程序是以準確的坐標點來編制的，因此，各圖形幾何元素間的相互關系（如相切、相交、垂直和平行等）應明確，各種幾何元素的條件要充分，應無引起矛盾的多余尺寸或者影響工序安排的封閉尺寸等。例如，零件在用同一把銑刀、同一個刀具半徑補償值編程加工時，由于零件輪廓各處尺寸公差帶不同，如在圖4.19中，就很難同時保證各處尺寸在尺寸公差范圍內(nèi)。這時一般采取的方法是：兼顧各處尺寸公差，在編程計算時，改變輪廓尺寸并移動公差帶，改為對稱公差，采用同一把銑刀和同一個刀具半徑補償值加工，對圖4.19中括號內(nèi)的尺寸，其公差帶均作了相應改變，計算與編程時用括號內(nèi)尺寸來進行。
（2）統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸
加工輪廓上內(nèi)壁圓弧的尺寸往往限制刀具的尺寸。
1）內(nèi)壁轉接圓弧半徑R
如圖4.20所示，當工件的被加工輪廓高度H較小，內(nèi)壁轉接圓弧半徑R較大時，則可采用刀具切削刃長度L較小，直徑D較大的銑刀加工。這樣，底面A的走刀次數(shù)較少，表面質量較好，因此，工藝性較好。反之如圖4.21，銑削工藝性則較差。
通常，當R<>
圖4.20 R較大時
圖4.21 R較小時
2）內(nèi)壁與底面轉接圓弧半徑r
如圖4.22，銑刀直徑D一定時，工件的內(nèi)壁與底面轉接圓弧半徑r越小，銑刀與銑削平面接觸的直徑d=D-2r也越大，銑刀端刃銑削平面的面積越大，則加工平面的能力越強，因而，銑削工藝性越好。反之，工藝性越差,如圖4.23所示。
當?shù)酌驺娤髅娣e大，轉接圓弧半徑r也較大時，只能先用一把r較小的銑刀加工，再用符合要求r的刀具加工，分兩次完成切削。
總之，一個零件上內(nèi)壁轉接圓弧半徑尺寸的大小和一致性，影響著加工能力、加工質量和換刀次數(shù)等。因此，轉接圓弧半徑尺寸大小要力求合理，半徑尺寸盡可能一致，至少要力求半徑尺寸分組靠攏，以改善銑削工藝性。
圖4.22 r較小
圖4.23 r較大
3、保證基準統(tǒng)一的原則
有些工件需要在銑削完一面后，再重新安裝銑削另一面，由于數(shù)控銑削時，不能使用通用銑床加工時常用的試切方法來接刀，因此，采用統(tǒng)一基準定位。
4、分析零件的變形情況
銑削工件在加工時的變形，將影響加工質量。這時，可采用常規(guī)方法如粗、精加工分開及對稱去余量法等，也可采用熱處理的方法，如對鋼件進行調質處理，對鑄鋁件進行退火處理等。加工薄板時，切削力及薄板的彈性退讓極易產(chǎn)生切削面的振動，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度難以保證，這時，應考慮合適的工件裝夾方式。
總之，加工工藝取決于產(chǎn)品零件的結構形狀，尺寸和技術要求等。在表4.2中給出了改進零件結構提高工藝性的一些實例。
表4.2 改進零件結構提高工藝性
提高工藝性方法
結構
結果
改進前
改進后
銑 加 工
改進內(nèi)壁形狀
可采用較高剛性刀具
統(tǒng)一圓弧尺寸
減少刀具數(shù)和更換刀具次數(shù)，減少輔助時間
選擇合適的圓弧半徑R和r
提高生產(chǎn)效率
用兩面對稱結構
減少編程時間，簡化編程
合理改進凸臺分布
減少加工勞動量
改進結構形狀
減少加工勞動量
減少加工勞動量
改進尺寸比例
可用較高剛度刀具加工，提高生產(chǎn)率
在加工和不加工表面間加入過渡
減少加工勞動量
改進零件幾何形狀
斜面筋代替階梯筋，節(jié)約材料
5、零件的加工路線
（1）銑削輪廓表面
在銑削輪廓表面時一般采用立銑刀側面刃口進行切削。對于二維輪廓加工，通常采用的加工路線為：
1)從起刀點下刀到下刀點
2)沿切向切入工件；
3)輪廓切削；
4)刀具向上抬刀，退離工件；
5)返回起刀點。
（2）順銑和逆銑對加工影響
在銑削加工中，采用順銑還是逆銑方式是影響加工表面粗糙度的重要因素之一。逆銑時切削力F的水平分力FX的方向與進給運動Vf方向相反，順銑時切削力F的水平分力FX的方向與進給運動Vf的方向相同。銑削方式的選擇應視零件圖樣的加工要求，工件材料的性質、特點以及機床、刀具等條件綜合考慮。通常，由于數(shù)控機床傳動采用滾珠絲杠結構，其進給傳動間隙很小，順銑的工藝性就優(yōu)于逆銑。
如圖4.24a所示為采用順銑切削方式精銑外輪廓,圖4.24b所示為采用逆銑切削方式精銑型腔輪廓,圖4.24c所示為順、逆銑時的切削區(qū)域。
a)順銑
b)逆銑
c)切入和退刀區(qū)
圖4.24 順銑和逆銑切削方式
同時，為了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，盡量采用順銑加工。但如果零件毛坯為黑色金屬鍛件或鑄件，表皮硬而且余量一般較大，這時采用逆銑較為合理。