数控铣削加工编程与工艺策略(2)
平面轮廓零件的轮廓多由直线、圆弧和曲线组成,选用两轴连动的数控铣床即可加工。加工时一般采用环切方式,即刀具沿着某一固定的转向围绕工件轮廓作环形运动。最终一环刀具的运动轨迹是工件轮廓的等距曲线,即将加工轮廓线按实际情况向左或向右偏一个刀具半径。轮廓精加工编程时采用刀具半径补偿功能,直接按轮廓轨迹编程,并且选为顺铣切削模式。
2.3 型腔加工
二维型腔是指以平面封闭轮廓为边界的平底直壁凹坑,二维型腔加工的一般过程是:沿轮廓边界留出精加工余量,先用平底端铣刀用环切或行切法走刀,铣去型腔的多余材料,再沿型腔底面和轮廓走刀,精铣型腔底面和边界外形。型腔加工有两种方式:一种是环切方式,另一种是行切方式。型腔的环切方式与平面轮廓的环切方式相似,刀具基本上是做与工作轮廓等距离的环形运动,逐步接近工件,最后一环是沿工件轮廓向左或右偏离一个刀具半径的曲线。行切方式,刀具可以按S形或Z形方式走刀,当型腔较深时,则要分层进行粗加工,这时还需要定义每一层粗加工的深度以及型腔的实际深度,以便计算需要分多少层进行粗加工。
2.4 曲面加工
用于加工具有三维曲面轮廓的零件,采用三坐标或三坐标以上连动的数控机床或加工中心加工。曲面加工比较复杂,根据加工精度、表面粗糙度要求,曲面加工需要经历粗加工、半精加工、精加工等加工阶段,每个阶段的切削方式是不同的。根据曲面形状的差异,切削方式也是不一样的。平行式主要用于凸形和凹形工件的加工。径向式切削适合圆形工件,沿圆工件的中心产生径向刀具路径。挖槽式用于型腔类工件。等高外形式适用于凸形和凹形坡度较陡的工件。使用等高外形加工时,可能在工件顶部或曲线处无法切削到,以致留下一些刀痕,可以用浅平面加工加以清除。曲面间交角处的残屑可用交线清角式清理。残屑清除式主要清除在以前的加工区,用较大的铣刀铣削时所剩下的余屑材料。
3 数控铣削编程工艺要点
3.1 集中加工工序
数控铣削经常采用工序集中加工方式,尽可能减少装夹次数,减小重复定位误差。在一次装夹下,要完成粗、半精和精加工,合理地安排各工序的加工顺序,有利于提高加工精度和生产效率。
3.2 采用分层铣削
先粗铣去除余量,然后再精铣。在粗加工时可以采用较大的切削用量,在精加工时则采用较小的切削用量和较高的主轴转速。在粗、精加工阶段可以编制不同的刀具路径。
3.3 多点工件夹持
在装夹时对工件的多个部位进行夹持,应注意既要保持工件装夹的稳定性,又要考虑到不影响加工中的走刀、进退刀、换刀和中间测量。
3.4 优化加工路线
尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间;铣削零件轮廓时,尽量采用顺铣方式,以提高表面精度;进、退刀位置应选在不太重要的位置,并且使刀具沿零件的切线方向进刀和退刀,以免产生刀痕;先加工外轮廓,再加工内轮廓。
3.5 合理选择切削用量
合理地选择切削用量,不但可以提高切削效率,还可以提高零件的表面精度。选择切削用量的原则:粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本,影响切削用量的因素有机床的刚度、刀具的使用寿命、工件的材料和切削液。切削用量的具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并根据实际经验确定。
总而言之,在生产加工时,对于不同的零件必须根据它的形状特点、工件的材料、加工的精度和表面粗糙度要求来选择最佳的加工方法,合理划分加工阶段,选择合适的加工刀具,确定最优的切削用量,计算合理的毛坯尺寸与形状,确定合理的走刀路线,最终编制出高质量的数控加工程序,以提高数控加工的质量和效率,并降低生产和加工的成本。
【参考文献】
[1]许祥泰,刘艳芳.数控加工编程实用技术[M].北京: 机械工业出版社, 2000.
[2]邓弈,苏先辉,肖调生.Mastercam 数控加工技术[M].北京:清华大学出版社, 2004.
[3]何平.数控加工中心操作与编程实训教程[M].北京:国防工业出版社,2006.
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