加工模具零件的數控銑工藝改進

丁力

摘 要：誤差大是用數控銑床加工模具零件時比較難以解決的問題，該文通過對這一問題的工藝分析，對使用數控銑床加工模具零件過程中需要注意的事項和相應的處理方法進行詳細的描述，旨在提高加工效率的同時又能保證模具零件的表面粗糙度和加工精度。

關鍵詞：數控銑 模具零件 精度 工藝 精度

中圖分類號：TG547 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0060-02

我國的機械加工業正處于高速發展階段，如今各個行業對于數控機床的應用也比較廣泛。如模具、汽車、航空、航天、機械、電子、家電等眾多領域。數控機床有效地解決了形狀復雜零件的加工，同時實現了加工自動化，很大程度上提高了生產效率，降低了加工成本。但數控機床的加工仍然存在一些難以解決的問題。例如在加工圖1所示零件時，模具零件帶有斜面，結構尺寸如圖，機床為XK7132，工件的材料為：2A12。刀具參數：主軸速度為n=1500 r/min，進給量為f=200 mm/min，立銑刀的直徑為Φ14 mm。零件的精度通過機床本身、刀具以及程序控制。但加工后對零件進行測量，其斜面的角度為60°20，和設計要求的60±4相比，誤差較大。同時零件斜面的表面粗糙度也不能達到滿意，測試結果為Ra12.5 μm，而且兩斜面之間的圓弧處存在明顯的條紋。反復加工過程，確定工件定位、加工程序、加工精度等環節都沒問題，但仍然不能解決上述問題。因此，該文對實際加工中應該注意的事項以及如何提高加工精度和保證零件的表面粗糙度進行了詳細的分析。

1 加工工藝分析

通過選取不同的立銑刀，比較建工過程中刀具和所加工零件斜面的接觸情況，通過比較對數控銑床加工斜面零件進行進一步的探討。

1.1 倒角立銑刀加工方法

刀具加工參數：主軸速度1200 r/min；進給量100 mm/min；平頭立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖倒角β=30 °。由圖2可知，用此方法加工，其加工表面殘留除了圖中的ABC，還多出了因刀具被倒掉部分所形成的殘留部分AHG、CEF，因此零件的表面殘留部分增加，理想面和谷G的距離為GJ，但是在處理時要以E，G為基準點，也就是說在處理掉E，G之間的殘留量后理想面和所得表面之間仍會有GJ的距離，所以得到的工件尺寸會存在較大的誤差。如果在此基礎上繼續加工，則沒有基準線，這種情況下很難加工出符合設計尺寸的零件。

1.2 不倒角立銑刀加工方法

刀具加工參數：主軸速度1200 r/min；進給量100 mm/min；立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖半徑為R=0。為了更好地分析加工精度情況，在理論上將刀具與斜面的接觸情況理想化如圖3所示每兩刀之間，沿斜面的峰B與谷A之間高度為BD，加工表面殘留量為ABC部分，通過精加工工序可去掉殘留量，即可得到要求的尺寸。如果在刀具加工參數設置中，減小加工的增量值，可以得到更小的BD，使表面殘留量減少，降低精加工的難度。然而實際加工時會增加加工程序，增加但實際加工時間，從而降低工作效率。因此不倒角的立銑刀加工方法只是在理論上可行，實際加工時銑刀的倒角不可能為零，如果刀尖不倒角那么刀具的強度和剛性都會下降，導致在加工時刀具容易磨損、崩刃，相應的加工出來的零件表面粗糙度也會不理想，因此，實際加工不會使用不倒角的銑刀。

2 工藝解決方法

2.1 倒角立銑刀改進加工質量

上述分析表明如果能夠采用不倒角銑刀則可保證加工質量最佳，要想得到理想斜面，只要在銑削后精加工處理掉斜面表面的刀痕即可，但這種方法容易磨損刀具甚至崩刃，因此在實際加工中一般不采用不倒角立銑刀。利用倒角立銑刀加工來提高加工質量，保證加工尺寸精度和表面粗糙度的方法有以下幾種。

2.2 改變加工方式

（1）加工時，應該保持刀具在斜面上運動的平穩性，不應該突然變化刀具的運動方向，在斜面和斜面間的圓弧處應該減小銑削的給進速度。刀具和零件的斜面剛接觸時，后刀面和零件有比較大的摩擦力，這種情況容易造成刀具共振，刀具運行到斜面之間的圓弧處時，切入角和銑削長度都會隨之增加，銑時切削厚度變薄，由于銑刀的彈性形變會造成讓刀現象，而逆銑時與銑情況相反，由于銑刀的彈性形變會引起刀具共振，造成過切現象。

（2）切削量的選擇在模具加工中至關重要，切削量選擇是否合適直接影響零件加工的質量，因此，模具的加工中，如果能夠選擇好切削量和切削速度，就能夠保證加工出理想的加工表面。對于切削量的選擇，通常如果剛度允許，則可設定切削深度與零件的加工深度相等，這樣對減少走刀的次數有很好的作用。

（3）合理設置刀具路徑。在選擇銑刀的加工路徑時，要確定保證零件的加工精度和表面粗糙度，同時也要減少走刀的路線，減少空刀。如圖4所示，在零件斜面相鄰的兩行切刀路間采用一定半徑的圓弧過渡，在軟件所提供的刀路光順化設置后，相鄰行切刀路中的行間移刀中增加一定半徑的圓弧過渡（圖4中②處所示），另外經過一定的設置，在圖4中①處增加一定的半徑圓弧過渡。這樣可避免了兩次走刀之間的突然轉彎現象，從而使銑刀很自然地移到下一加工路線。如果加工斜面等高時，也可以采用增加一定半徑的圓弧過渡的方法。如圖5中②處所示，在模具兩層間的增加一定半徑的圓弧過渡既有效的解決了刀路平滑的要求，又符合螺旋下刀減少切削阻力的問題，刀具的磨損明顯減少。另外如圖5中①處所示，增加一定半徑的圓弧過渡使切入、切出工件時也是沿著零件切線方向切入切出，這樣可以提高零件的加工質量。

（4）對模具內斜面加工時，不能應用垂直下刀的方式，要采取螺旋進刀。垂直下刀，切削速度會降低，因此銑刀和模具之間的切削力增加，這樣會加速刀具的磨損，加工過程中會造成加工表面的粗糙度增加。選用螺旋進刀的方式則可以有效的預防此種情況的發生。如圖6中①處所示，當采取螺旋進刀的方式切入零件時，還應該設定一個合理的螺旋直徑范圍，這樣當螺旋直徑小于設定范圍時，系統會自動減小螺旋直徑，直至能夠下刀（圖6中②處）。同時螺旋直徑范圍不能太小，如果螺旋直徑過小，那就相當于垂直下刀了，這種情況下可以采取斜坡下刀的方式，加工時要可慮斜坡下刀的次數，最好一個斜坡下刀完成，因為反復的斜坡加工會引起強烈的振動，導致加工表面有刀痕，嚴重時可能導致刀具磨損或者斷刀。因此，在加工帶曲面的模具時，要做到合理選擇加工方式。當精加工時，如果刀具兩行間距太小時，即使增加一定半徑的圓弧過渡也可能因為過渡圓弧直徑太小而近似為直線過渡，此時要使用圖6中③處所示的擺線進給這樣的加工方式，以增加相互兩刀之間的間距，從而保證加工的質量。

3 結語

該文通過對數控機床加工斜面模具零件時尺寸誤差較大，并且斜面與斜面之間的圓弧處的加工表面有明顯的加工痕跡，粗糙度過大的情況進行了詳細的分析和總結。通過分析加工工藝，提出了行之有效的解決方案以及在加工過程中需要注意的事項。總結具體工藝選用合理的倒角立銑刀，加工時采取順銑的方法，相鄰的斜面加工采用相應半徑圓弧過渡，下刀方式使用螺旋下刀，這樣不僅提高了零件加工的精度而且保證了加工表面有更好地表面粗糙度。通過數次實際生產，表明本方法對于提高零件的加工精度和降低表面粗糙度都有著明顯的改善效果，同時還能夠提高生產效率降低成本，值得在成產中推廣。endprint

摘 要：誤差大是用數控銑床加工模具零件時比較難以解決的問題，該文通過對這一問題的工藝分析，對使用數控銑床加工模具零件過程中需要注意的事項和相應的處理方法進行詳細的描述，旨在提高加工效率的同時又能保證模具零件的表面粗糙度和加工精度。

關鍵詞：數控銑 模具零件 精度 工藝 精度

中圖分類號：TG547 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0060-02

我國的機械加工業正處于高速發展階段，如今各個行業對于數控機床的應用也比較廣泛。如模具、汽車、航空、航天、機械、電子、家電等眾多領域。數控機床有效地解決了形狀復雜零件的加工，同時實現了加工自動化，很大程度上提高了生產效率，降低了加工成本。但數控機床的加工仍然存在一些難以解決的問題。例如在加工圖1所示零件時，模具零件帶有斜面，結構尺寸如圖，機床為XK7132，工件的材料為：2A12。刀具參數：主軸速度為n=1500 r/min，進給量為f=200 mm/min，立銑刀的直徑為Φ14 mm。零件的精度通過機床本身、刀具以及程序控制。但加工后對零件進行測量，其斜面的角度為60°20，和設計要求的60±4相比，誤差較大。同時零件斜面的表面粗糙度也不能達到滿意，測試結果為Ra12.5 μm，而且兩斜面之間的圓弧處存在明顯的條紋。反復加工過程，確定工件定位、加工程序、加工精度等環節都沒問題，但仍然不能解決上述問題。因此，該文對實際加工中應該注意的事項以及如何提高加工精度和保證零件的表面粗糙度進行了詳細的分析。

1 加工工藝分析

通過選取不同的立銑刀，比較建工過程中刀具和所加工零件斜面的接觸情況，通過比較對數控銑床加工斜面零件進行進一步的探討。

1.1 倒角立銑刀加工方法

刀具加工參數：主軸速度1200 r/min；進給量100 mm/min；平頭立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖倒角β=30 °。由圖2可知，用此方法加工，其加工表面殘留除了圖中的ABC，還多出了因刀具被倒掉部分所形成的殘留部分AHG、CEF，因此零件的表面殘留部分增加，理想面和谷G的距離為GJ，但是在處理時要以E，G為基準點，也就是說在處理掉E，G之間的殘留量后理想面和所得表面之間仍會有GJ的距離，所以得到的工件尺寸會存在較大的誤差。如果在此基礎上繼續加工，則沒有基準線，這種情況下很難加工出符合設計尺寸的零件。

1.2 不倒角立銑刀加工方法

刀具加工參數：主軸速度1200 r/min；進給量100 mm/min；立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖半徑為R=0。為了更好地分析加工精度情況，在理論上將刀具與斜面的接觸情況理想化如圖3所示每兩刀之間，沿斜面的峰B與谷A之間高度為BD，加工表面殘留量為ABC部分，通過精加工工序可去掉殘留量，即可得到要求的尺寸。如果在刀具加工參數設置中，減小加工的增量值，可以得到更小的BD，使表面殘留量減少，降低精加工的難度。然而實際加工時會增加加工程序，增加但實際加工時間，從而降低工作效率。因此不倒角的立銑刀加工方法只是在理論上可行，實際加工時銑刀的倒角不可能為零，如果刀尖不倒角那么刀具的強度和剛性都會下降，導致在加工時刀具容易磨損、崩刃，相應的加工出來的零件表面粗糙度也會不理想，因此，實際加工不會使用不倒角的銑刀。

2 工藝解決方法

2.1 倒角立銑刀改進加工質量

上述分析表明如果能夠采用不倒角銑刀則可保證加工質量最佳，要想得到理想斜面，只要在銑削后精加工處理掉斜面表面的刀痕即可，但這種方法容易磨損刀具甚至崩刃，因此在實際加工中一般不采用不倒角立銑刀。利用倒角立銑刀加工來提高加工質量，保證加工尺寸精度和表面粗糙度的方法有以下幾種。

2.2 改變加工方式

（1）加工時，應該保持刀具在斜面上運動的平穩性，不應該突然變化刀具的運動方向，在斜面和斜面間的圓弧處應該減小銑削的給進速度。刀具和零件的斜面剛接觸時，后刀面和零件有比較大的摩擦力，這種情況容易造成刀具共振，刀具運行到斜面之間的圓弧處時，切入角和銑削長度都會隨之增加，銑時切削厚度變薄，由于銑刀的彈性形變會造成讓刀現象，而逆銑時與銑情況相反，由于銑刀的彈性形變會引起刀具共振，造成過切現象。

（2）切削量的選擇在模具加工中至關重要，切削量選擇是否合適直接影響零件加工的質量，因此，模具的加工中，如果能夠選擇好切削量和切削速度，就能夠保證加工出理想的加工表面。對于切削量的選擇，通常如果剛度允許，則可設定切削深度與零件的加工深度相等，這樣對減少走刀的次數有很好的作用。

（3）合理設置刀具路徑。在選擇銑刀的加工路徑時，要確定保證零件的加工精度和表面粗糙度，同時也要減少走刀的路線，減少空刀。如圖4所示，在零件斜面相鄰的兩行切刀路間采用一定半徑的圓弧過渡，在軟件所提供的刀路光順化設置后，相鄰行切刀路中的行間移刀中增加一定半徑的圓弧過渡（圖4中②處所示），另外經過一定的設置，在圖4中①處增加一定的半徑圓弧過渡。這樣可避免了兩次走刀之間的突然轉彎現象，從而使銑刀很自然地移到下一加工路線。如果加工斜面等高時，也可以采用增加一定半徑的圓弧過渡的方法。如圖5中②處所示，在模具兩層間的增加一定半徑的圓弧過渡既有效的解決了刀路平滑的要求，又符合螺旋下刀減少切削阻力的問題，刀具的磨損明顯減少。另外如圖5中①處所示，增加一定半徑的圓弧過渡使切入、切出工件時也是沿著零件切線方向切入切出，這樣可以提高零件的加工質量。

（4）對模具內斜面加工時，不能應用垂直下刀的方式，要采取螺旋進刀。垂直下刀，切削速度會降低，因此銑刀和模具之間的切削力增加，這樣會加速刀具的磨損，加工過程中會造成加工表面的粗糙度增加。選用螺旋進刀的方式則可以有效的預防此種情況的發生。如圖6中①處所示，當采取螺旋進刀的方式切入零件時，還應該設定一個合理的螺旋直徑范圍，這樣當螺旋直徑小于設定范圍時，系統會自動減小螺旋直徑，直至能夠下刀（圖6中②處）。同時螺旋直徑范圍不能太小，如果螺旋直徑過小，那就相當于垂直下刀了，這種情況下可以采取斜坡下刀的方式，加工時要可慮斜坡下刀的次數，最好一個斜坡下刀完成，因為反復的斜坡加工會引起強烈的振動，導致加工表面有刀痕，嚴重時可能導致刀具磨損或者斷刀。因此，在加工帶曲面的模具時，要做到合理選擇加工方式。當精加工時，如果刀具兩行間距太小時，即使增加一定半徑的圓弧過渡也可能因為過渡圓弧直徑太小而近似為直線過渡，此時要使用圖6中③處所示的擺線進給這樣的加工方式，以增加相互兩刀之間的間距，從而保證加工的質量。

3 結語

該文通過對數控機床加工斜面模具零件時尺寸誤差較大，并且斜面與斜面之間的圓弧處的加工表面有明顯的加工痕跡，粗糙度過大的情況進行了詳細的分析和總結。通過分析加工工藝，提出了行之有效的解決方案以及在加工過程中需要注意的事項。總結具體工藝選用合理的倒角立銑刀，加工時采取順銑的方法，相鄰的斜面加工采用相應半徑圓弧過渡，下刀方式使用螺旋下刀，這樣不僅提高了零件加工的精度而且保證了加工表面有更好地表面粗糙度。通過數次實際生產，表明本方法對于提高零件的加工精度和降低表面粗糙度都有著明顯的改善效果，同時還能夠提高生產效率降低成本，值得在成產中推廣。endprint

摘 要：誤差大是用數控銑床加工模具零件時比較難以解決的問題，該文通過對這一問題的工藝分析，對使用數控銑床加工模具零件過程中需要注意的事項和相應的處理方法進行詳細的描述，旨在提高加工效率的同時又能保證模具零件的表面粗糙度和加工精度。

關鍵詞：數控銑 模具零件 精度 工藝 精度

中圖分類號：TG547 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0060-02

我國的機械加工業正處于高速發展階段，如今各個行業對于數控機床的應用也比較廣泛。如模具、汽車、航空、航天、機械、電子、家電等眾多領域。數控機床有效地解決了形狀復雜零件的加工，同時實現了加工自動化，很大程度上提高了生產效率，降低了加工成本。但數控機床的加工仍然存在一些難以解決的問題。例如在加工圖1所示零件時，模具零件帶有斜面，結構尺寸如圖，機床為XK7132，工件的材料為：2A12。刀具參數：主軸速度為n=1500 r/min，進給量為f=200 mm/min，立銑刀的直徑為Φ14 mm。零件的精度通過機床本身、刀具以及程序控制。但加工后對零件進行測量，其斜面的角度為60°20，和設計要求的60±4相比，誤差較大。同時零件斜面的表面粗糙度也不能達到滿意，測試結果為Ra12.5 μm，而且兩斜面之間的圓弧處存在明顯的條紋。反復加工過程，確定工件定位、加工程序、加工精度等環節都沒問題，但仍然不能解決上述問題。因此，該文對實際加工中應該注意的事項以及如何提高加工精度和保證零件的表面粗糙度進行了詳細的分析。

1 加工工藝分析

通過選取不同的立銑刀，比較建工過程中刀具和所加工零件斜面的接觸情況，通過比較對數控銑床加工斜面零件進行進一步的探討。

1.1 倒角立銑刀加工方法

刀具加工參數：主軸速度1200 r/min；進給量100 mm/min；平頭立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖倒角β=30 °。由圖2可知，用此方法加工，其加工表面殘留除了圖中的ABC，還多出了因刀具被倒掉部分所形成的殘留部分AHG、CEF，因此零件的表面殘留部分增加，理想面和谷G的距離為GJ，但是在處理時要以E，G為基準點，也就是說在處理掉E，G之間的殘留量后理想面和所得表面之間仍會有GJ的距離，所以得到的工件尺寸會存在較大的誤差。如果在此基礎上繼續加工，則沒有基準線，這種情況下很難加工出符合設計尺寸的零件。

1.2 不倒角立銑刀加工方法

刀具加工參數：主軸速度1200 r/min；進給量100 mm/min；立銑刀直徑Φ14 mm；刀尖半徑為R=0。為了更好地分析加工精度情況，在理論上將刀具與斜面的接觸情況理想化如圖3所示每兩刀之間，沿斜面的峰B與谷A之間高度為BD，加工表面殘留量為ABC部分，通過精加工工序可去掉殘留量，即可得到要求的尺寸。如果在刀具加工參數設置中，減小加工的增量值，可以得到更小的BD，使表面殘留量減少，降低精加工的難度。然而實際加工時會增加加工程序，增加但實際加工時間，從而降低工作效率。因此不倒角的立銑刀加工方法只是在理論上可行，實際加工時銑刀的倒角不可能為零，如果刀尖不倒角那么刀具的強度和剛性都會下降，導致在加工時刀具容易磨損、崩刃，相應的加工出來的零件表面粗糙度也會不理想，因此，實際加工不會使用不倒角的銑刀。

2 工藝解決方法

2.1 倒角立銑刀改進加工質量

上述分析表明如果能夠采用不倒角銑刀則可保證加工質量最佳，要想得到理想斜面，只要在銑削后精加工處理掉斜面表面的刀痕即可，但這種方法容易磨損刀具甚至崩刃，因此在實際加工中一般不采用不倒角立銑刀。利用倒角立銑刀加工來提高加工質量，保證加工尺寸精度和表面粗糙度的方法有以下幾種。

2.2 改變加工方式

（1）加工時，應該保持刀具在斜面上運動的平穩性，不應該突然變化刀具的運動方向，在斜面和斜面間的圓弧處應該減小銑削的給進速度。刀具和零件的斜面剛接觸時，后刀面和零件有比較大的摩擦力，這種情況容易造成刀具共振，刀具運行到斜面之間的圓弧處時，切入角和銑削長度都會隨之增加，銑時切削厚度變薄，由于銑刀的彈性形變會造成讓刀現象，而逆銑時與銑情況相反，由于銑刀的彈性形變會引起刀具共振，造成過切現象。

（2）切削量的選擇在模具加工中至關重要，切削量選擇是否合適直接影響零件加工的質量，因此，模具的加工中，如果能夠選擇好切削量和切削速度，就能夠保證加工出理想的加工表面。對于切削量的選擇，通常如果剛度允許，則可設定切削深度與零件的加工深度相等，這樣對減少走刀的次數有很好的作用。

（3）合理設置刀具路徑。在選擇銑刀的加工路徑時，要確定保證零件的加工精度和表面粗糙度，同時也要減少走刀的路線，減少空刀。如圖4所示，在零件斜面相鄰的兩行切刀路間采用一定半徑的圓弧過渡，在軟件所提供的刀路光順化設置后，相鄰行切刀路中的行間移刀中增加一定半徑的圓弧過渡（圖4中②處所示），另外經過一定的設置，在圖4中①處增加一定的半徑圓弧過渡。這樣可避免了兩次走刀之間的突然轉彎現象，從而使銑刀很自然地移到下一加工路線。如果加工斜面等高時，也可以采用增加一定半徑的圓弧過渡的方法。如圖5中②處所示，在模具兩層間的增加一定半徑的圓弧過渡既有效的解決了刀路平滑的要求，又符合螺旋下刀減少切削阻力的問題，刀具的磨損明顯減少。另外如圖5中①處所示，增加一定半徑的圓弧過渡使切入、切出工件時也是沿著零件切線方向切入切出，這樣可以提高零件的加工質量。

（4）對模具內斜面加工時，不能應用垂直下刀的方式，要采取螺旋進刀。垂直下刀，切削速度會降低，因此銑刀和模具之間的切削力增加，這樣會加速刀具的磨損，加工過程中會造成加工表面的粗糙度增加。選用螺旋進刀的方式則可以有效的預防此種情況的發生。如圖6中①處所示，當采取螺旋進刀的方式切入零件時，還應該設定一個合理的螺旋直徑范圍，這樣當螺旋直徑小于設定范圍時，系統會自動減小螺旋直徑，直至能夠下刀（圖6中②處）。同時螺旋直徑范圍不能太小，如果螺旋直徑過小，那就相當于垂直下刀了，這種情況下可以采取斜坡下刀的方式，加工時要可慮斜坡下刀的次數，最好一個斜坡下刀完成，因為反復的斜坡加工會引起強烈的振動，導致加工表面有刀痕，嚴重時可能導致刀具磨損或者斷刀。因此，在加工帶曲面的模具時，要做到合理選擇加工方式。當精加工時，如果刀具兩行間距太小時，即使增加一定半徑的圓弧過渡也可能因為過渡圓弧直徑太小而近似為直線過渡，此時要使用圖6中③處所示的擺線進給這樣的加工方式，以增加相互兩刀之間的間距，從而保證加工的質量。

3 結語

該文通過對數控機床加工斜面模具零件時尺寸誤差較大，并且斜面與斜面之間的圓弧處的加工表面有明顯的加工痕跡，粗糙度過大的情況進行了詳細的分析和總結。通過分析加工工藝，提出了行之有效的解決方案以及在加工過程中需要注意的事項。總結具體工藝選用合理的倒角立銑刀，加工時采取順銑的方法，相鄰的斜面加工采用相應半徑圓弧過渡，下刀方式使用螺旋下刀，這樣不僅提高了零件加工的精度而且保證了加工表面有更好地表面粗糙度。通過數次實際生產，表明本方法對于提高零件的加工精度和降低表面粗糙度都有著明顯的改善效果，同時還能夠提高生產效率降低成本，值得在成產中推廣。endprint