典型零件在數控銑床上加工的工藝創新嘗試

錢燦榮 周 東 范杰珊

（肇慶學院， 廣東 肇慶 526061）

一、概論

數控技術在社會發展中具有重要地位，在很多領域都被廣泛應用，在這種情況下，國家正在加大力度培養專業技術人才，同時相關領域也都加大了數控技術加工零件工藝的關注。另一方面，數控銑床是加工典型零件的主要途徑，其加工工藝正在逐漸改進、完善、創新，加工零件的精準度和質量也在不斷提升，效率也很高。由此可見，嘗試典型零件在數控銑床上加工工藝不斷創新十分必要，本文研究內容具有現實意義。

二、數控銑床加工零件的優勢與創新

數控銑床加工零件是一項先進的工藝，主要包括直線銑削、圓弧銑削、平面銑削、輪廓銑削、鉆孔、深孔加工、剛性攻螺紋、帶補償夾具攻螺紋、鉸孔、鏜孔、擴孔、锪孔、螺紋銑削、圓弧槽銑削、矩形槽銑削等等。數控銑床加工零件具有自身獨特的優勢，均被日常生產中大量應用，數控銑床加工零件的類型主要包括以下幾個方面：第一種是平面類零件加工，其特點就在于加工面與水平面相互垂直或者相互平行，加工面與水平面之間呈現一定值的夾角，并且加工面能夠展開成一個平面。第二種是直線曲面類零件加工，其特點在于，加工面以一條直線的形式與銑刀圓周接觸，并且能夠在三坐標數控銑床上實現近似加工。第三種是立體曲面類零件加工，該工藝一般采用三坐標數控銑床，其特點在于，加工面是空間曲面，而且加工面只能為曲面，不能展開為平面，通常情況下，在立體曲面類零件加工過程中需要采用球頭銑刀切削，并且加工面與銑刀一直是以點的形式接觸，如果在立體曲面類零件加工過程中使用其他種類刀具，很容易損傷臨近表面。

總而言之，數控銑床加工零件工藝具有很多優勢，適用范圍十分廣泛，為了更好地發揮數控銑床的各項優勢，通過廣大技術工程人員與操作人員不懈努力，設計最先進、最科學的加工工藝，不斷地去嘗試創新，最終目的是達到高精準度、高質、低成本、高效的效果。通過實踐經驗總結出了數控銑床加工零件的工藝優勢特點，具體包括了幾個方面，首先使用數控銑床加工零件，工藝具有良好的靈活性，一些輪廓形狀較為復雜的零件均可通過數控銑床工藝進行加工，例如模具類零件以及殼體類零件等等。其次，數控銑床工藝的先進程度高，很多普通機床難以加工的零件，也可以通過數控銑床工藝進行加工，比如三維空間曲面類零件、通過數學模型描述的曲線零件等等。再次，數控銑床加工零件還具有精準度高、效率高、質量高等優勢，一些零件需要在一次裝夾定位之后再通過多道工序進行加工，數控銑床可以快速完成，最重要的是，高質高效是現代社會中各個領域的普遍要求，數控銑床加工零件工藝自動化程度較高，方便工作人員的操作，有助于實現自動化生產，同時數控銑床的抗沖擊性能、韌性、耐磨性能比較良好，工作質量和工作效率均十分突出。數控銑床加工零件工藝，經過廣大技術人員不斷創新，利用有限的人力、物力、財力，大大提升精準度，低成本、高效率、高質量的空間很廣闊。

三、實例分析

上文簡單介紹了數控銑床的工藝，分析了數控銑床加工零件工藝的類型以及優勢特點，下面以二階外輪廓矩形槽板零件加工為例進行實驗分析，特別在相同的生產成本，采用不同的刀具、切削用量三要素與冷卻液等方面進行比對，突顯新方法的優勢。

（一）加工流程

二階外輪廓矩形槽板零件加工起來十分復雜，對加工質量，加工精度的要求都很高，若零件材質為鋁合金，毛坯尺寸為Φ55х20，底平面與Φ55外圓不加工，只加工上平面與二階外輪廓與矩形槽輪廓。所加工表面光潔度要求▽6，零件加工圖如圖1所示。

該零件采用數控銑床進行加工，主要加工上平面、槽板輪廓和矩形輪廓，以該零件的上平面作為深度尺寸測量基準，槽板最小凹圓弧半徑8mm，因此在采用數控銑床進行加工時，在同一機床、相同換刀時間、相同工件材質、同等生產成本、同一形狀與尺寸毛坯的情況下，進行二次銑削試驗，第一次是傳統上加工方法進行加工，第二次是采用新方法進行加工。

圖1 二階外輪廓矩形槽板零件加工圖

表1 傳統方法中刀具、切削用量、冷卻液的選用

表2 新方法中刀具、切削用量、冷卻液的選用

1 傳動上一般的加工工藝流程

（1）用三爪卡盤夾緊工件毛坯外圓不加工部分。凸出需加工部分的足夠尺寸；

（2）確定工件中心上平面O’為工件坐標中心；

（3）輸入程序；

（4）選硬質合金YT15可轉位面銑刀直徑80 mm，轉速800 r/min，進給速度200 mm /min，切削深度為1.5 mm，采用自動方式對零件上平面進行銑削，之后明確輪廓深度測量基準；

（5）選用高速鋼三刃立銑刀直徑為14 mm，轉速600 r/min，進給速度100 mm /min，切削深度為4.5-5.1mm，進行槽板粗、半精銑矩形和槽板輪廓，留精銑加工余量為0.1mm；

（6）選用高速鋼三刃立銑刀，直徑為14 mm，轉速1000 r/min，進給速度80 mm /min，切削深度為0.1mm進行精銑矩形和槽板輪廓。

2 創新性試驗加工工藝流程

（1）用三爪卡盤夾緊工件毛坯外圓不加工部分，凸出需加工部分的足夠工件尺寸；

（2）確定工件中心上表面O’為工件坐標中心；

（3）輸入程序；

（4）選硬質合金YW1可轉位面銑刀，直徑為80 mm，轉速為1000 r/min，進給速度250 mm /min，切削深度為1.5mm，采用自動方式對零件上表面進行銑削，以此平面為基準測量輪廓深度尺寸；

（5）選用高速鋼四刃立銑刀，直徑為14 mm，轉速為800 r/min，進給速度120 mm /min，切削深度為4.5-5.1mm，進行槽板粗、半精銑矩形和槽板輪廓，留精銑加工余量為0.2mm；

（6）選用高速鋼四刃立銑刀，直徑為14 mm，轉速1500 r/min，進給速度100 mm /min，切削深度為0.2mm進行精銑矩形和槽板輪廓。

（二）切削用量和刀具的選用

（1）傳統上一般加工中，切削用量和刀具的選用情況如表1所示。

（2）新方法加工中，切削用量和刀具的選用情況如表2所示。

實驗證明，采用新方法銑削加工具有質量高、效率高、光潔度高、無振紋粘刀現象的優勢。

四、結論

通過上述工藝各環節可以看出，典型零件在數控銑床上加工，將傳統采用三刃立銑刀改為四刃立銑刀，把傳統所留余量0.1mm調為0.2mm，并把轉速、進給速度提高，把傳統冷卻液柴油（或乳化油）改為適應切削鋁合金的煤油，用傳統方法與新方法加工相同零件進行對比，總結得出如下結論：

1 使用新方法提高了精準度和質量。

2 加工時間由傳統方法的13分鐘/件，縮少到新方法的11分鐘/件，每件節省了2分鐘，從而達到降低成本，提高了效率，對大規模生產更顯優勢。

3 新方法加工的零件光潔度得到提升，由原來的▽6提高到▽7。

4 新方法中，加工的零件無振紋與鋁屑粘刀現象，從而提高了產品的質量。

在以后的發展中，數控銑床加工零件的技術會更加完善，零件加工工藝也會更加先進，如何利用好數控銑床，不斷提高零件加工的質量、精準度和效率、降低生產成本，還有待我們不斷創新探索。

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