雙面零件的數(shù)控銑削工藝分析

王文慶

（廣東技術(shù)師范大學(xué)，廣東廣州 510665）

0 引言

機(jī)械加工制造業(yè)行中，數(shù)控機(jī)床的使用已經(jīng)越來(lái)越普遍，例如，用數(shù)控銑床，使用最快的時(shí)間，加工出符合圖紙要求的零件，就能使企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。而要在最短時(shí)間加工出符合要求的零件，就得取決于零件的加工工藝。合理的加工工藝，可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，縮短生產(chǎn)周期，保證加工精度，在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)觀察比較，對(duì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。

1 零件工藝分析（圖1）

對(duì)于該零件的加工，得先考慮好首先加工哪個(gè)面，并且保證第二個(gè)面的裝夾及加工不受影響。工件的正面最高點(diǎn)是一個(gè)小的平面，如果先加工正面，在反面裝夾加工的時(shí)候，會(huì)因?yàn)楣ぜc墊塊的接觸面積太小，不容易實(shí)現(xiàn)工件的平行裝夾，從而會(huì)影響反面與正面的平行度。而先加工反面，第二次裝夾加工正面時(shí)，就不會(huì)因?yàn)檠b夾的問(wèn)題而影響到第二面的加工，因此首先加工反面。在反面加工時(shí)，考慮到第二次裝夾的方便及對(duì)刀的準(zhǔn)確性，要一次性加工好正反面之間的外形尺寸，工件正反面裝夾都用臺(tái)虎鉗完成，只不過(guò)在第二面裝夾加工時(shí)，得保護(hù)好已加工外形不被虎鉗夾壞，并且不可對(duì)薄壁外形施加夾緊力，以免導(dǎo)致薄壁外形變形。工件加工前，考慮到加工效率和質(zhì)量，需有合理的加工工藝、加工路徑和最佳的切削參數(shù)，確保能用最少時(shí)間加工出符合要求的零件。

圖1 零件三視圖

2 零件加工工藝過(guò)程分析

零件的毛坯為（105×90×50）m 長(zhǎng)方體，材料是45 號(hào)鋼件，銑削性能好。該零件的加工，由于考慮到第二面加工時(shí)的裝夾問(wèn)題，要保證第一次加工后不能對(duì)第二面的加工有影響，如果先加工正面，在反面裝夾時(shí)，因?yàn)檎骓敹说钠矫嫣。b夾時(shí)容易使工件傾斜從而導(dǎo)致正反面的平行度誤差太大，所以先加工正面，并且在第二次裝夾時(shí)，為了保證已加工表面不受損傷，在虎鉗的夾緊面與工件表面之間墊一層薄銅片，防止夾傷已加工表面。

2.1 零件反面的加工工藝分析

在加工反面時(shí)，考慮到翻過(guò)來(lái)加工正面時(shí)的對(duì)刀問(wèn)題，為了在加工第二面對(duì)刀比較容易，在加工反面時(shí)，外形銑削應(yīng)銑到40 mm 零件要求的高度，這樣反過(guò)來(lái)就不用再進(jìn)行外形銑削了。對(duì)于反面的帶有凹槽、薄壁及孔的加工，可先用2D 挖槽加工外形，銑出平面，平面挖槽加工薄壁槽，然后精修外形及底面，最后加工4 個(gè)孔。

2.2 零件正面的加工工藝分析

正面加工，從圖1 中可看出，第二面裝夾也是直接用虎鉗就可以?shī)A緊的，但因?yàn)橥庑卧诘谝淮窝b夾已加工好，如果虎鉗直接夾緊該已加工表面，表面會(huì)被損壞，所以在第二面裝夾時(shí)，可在虎鉗與已加工好的表面之間墊軟的材料，保證加工好的外形表面不受損壞。

正面是由一曲面凸臺(tái)和一圓環(huán)弧槽組成，先對(duì)圓弧凸臺(tái)進(jìn)行加工，然后再對(duì)環(huán)形槽進(jìn)行加工。為了提高效率，粗加工曲面凸臺(tái)時(shí)，可以半徑大一點(diǎn)的刀，盡可能快地提高效率，而對(duì)于環(huán)形槽，因?yàn)樵摬蹐A弧半徑為4 mm，選用半徑＜4 mm 的刀具進(jìn)行加工。

2.3 零件加工的重、難點(diǎn)分析

此雙面零件的加工，考慮到裝夾問(wèn)題，為了避免裝夾給零件造成損傷，先加工反面。而且在加工零件的反面時(shí)，外形銑削就銑到零件的要求高度40 mm，這樣反過(guò)來(lái)加工正面時(shí)就不用再進(jìn)行外形銑削了。但由于零件的外形已加工好，在加工第二面的時(shí)侯，不能直接在虎鉗上裝夾，得用一層軟的材料來(lái)保護(hù)已加工表面，以防被夾傷。在裝夾好零件后，為了對(duì)刀時(shí)容易，先通過(guò)面銑刀把零件銑到總高度為40 mm，然后通過(guò)用尋邊器給反面分中對(duì)刀，確定零件反面的中心點(diǎn)，保證零件正反面的中心一致。

3 工藝方案分析

3.1 工藝過(guò)程

（1）用平口鉗夾緊工件，面銑上平面，用Φ50 的面銑刀。

（2）零件的外形輪廓，用外形銑削加工，用Φ16 的銑刀。

（3）反面凹槽，用Φ16 的銑刀，通過(guò)2D 粗加工挖槽的方式加工。

（4）外形輪廓的精加工，通過(guò)外形銑削來(lái)實(shí)現(xiàn)。長(zhǎng)方形槽和4個(gè)對(duì)稱的扇形槽的精加工通過(guò)平面挖槽實(shí)現(xiàn)，用Φ10 的銑刀。

（5）用外形銑削的螺旋漸降式加工4 個(gè)孔，用Φ6 的立銑刀。

（6）反過(guò)來(lái)正面夾緊加工，銑上平面，用Φ50 的面銑刀。

（7）正面圓弧凸臺(tái)的加工，使用曲面粗加工挖槽的加工方式，用Φ16 的立銑刀。

（8）曲面粗加工挖槽，環(huán)形圓弧槽，用Φ6 的立銑刀。

（9）平面挖槽，精加工凸臺(tái)的底平面，用Φ20 的立銑刀。

（10）2D 掃描精加工圓弧凸臺(tái)，用R5 的球刀。

（11）等高外形精加工環(huán)形圓弧槽，用R3 的球刀。

3.2 數(shù)控銑削工藝過(guò)程及工藝參數(shù)選擇

（1）面銑：以毛坯的外形尺寸為串聯(lián)基準(zhǔn)，用Φ50 面銑刀銑平上表面，切削深度0.3 mm，進(jìn)給率1200 mm/min，轉(zhuǎn)速1500 r/min。

（2）外形銑削：以零件的外形輪廓（100×85）mm 為串聯(lián)基準(zhǔn)，用Φ16 銑刀，加工零件的外形輪廓，留0.2 mm 的余量，加工高度40 mm，層切深0.5 mm，進(jìn)給率1000 mm/min，轉(zhuǎn)速2000 r/min。

（3）外形銑削：以零件薄壁的外形輪廓為串聯(lián)基準(zhǔn)，用Φ16立銑刀通過(guò)外形銑削粗加工出零件的外形輪廓，采用平面多次銑削，分3 次走刀，避免一次銑削過(guò)多而損壞刀具，加工深度為10 mm，每一層切削深度0.5 mm，進(jìn)給率1000 mm/min，轉(zhuǎn)速2000 r/min。

（4）2D 挖槽粗加工：用平面挖槽粗加工內(nèi)槽，分2 步加工，先加工深度為5 mm，用Φ16 銑刀，通過(guò)斜插方式下刀，每一層切削深度0.5 mm，進(jìn)給率1000 mm/min，轉(zhuǎn)速2000 r/min。

（5）2D 粗加工挖槽：用平面挖槽粗加工長(zhǎng)方形槽和扇形槽，加工深度為5mm，用Φ12 銑刀，通過(guò)斜插方式下刀，每一層切削深度0.5 mm，進(jìn)給800 mm/min，轉(zhuǎn)速3000 r/min。

（6）外形銑削：以外形銑削的方式加工4 個(gè)Φ8 的孔，粗加工時(shí)，采用螺旋下降方式，深度為0.2 mm，用Φ6 立銑刀，進(jìn)給1000 mm/min，轉(zhuǎn)速800 r/min。

（7）外形銑削和2D 挖槽：以外形銑削方式精加工外形輪廓，凹槽底面的精加工以2D 挖槽方式，用Φ10 銑刀，進(jìn)給率1200 mm/min，轉(zhuǎn)速3500 r/min。

（8）面銑：倒裝零件，零件外形不能直接跟虎鉗接觸，需用軟料來(lái)輔助裝夾，銑削平面，使零件高度達(dá)到圖紙要求，用Φ63 面銑刀，進(jìn)給1000 mm/min，轉(zhuǎn)速130 0r/min。

（9）曲面粗加工挖槽：正面凸臺(tái)通過(guò)曲面挖槽粗加工的方式加工，用Φ16 銑刀，以螺旋方式下刀，每一層切削深度0.5 mm，進(jìn)給1000 mm/min，轉(zhuǎn)速2000 r/min。

（10）曲面粗加工挖槽：曲面粗加工挖槽加工環(huán)形圓弧槽，螺旋下刀，用Φ6 立銑刀，進(jìn)給800 mm/min，轉(zhuǎn)速2000 r/min。

（11）2D 挖槽：用2D 挖槽精加工凸臺(tái)底面，用Φ20 立銑刀，進(jìn)給1000 mm/min，轉(zhuǎn)速4500 r/min。

（12）2D 掃描：凸臺(tái)曲面，由幾個(gè)圓弧組成，等高外形和2D掃描加工相比，等高外形加工出來(lái)的零件，不僅用時(shí)多，而且表面精度也沒(méi)有2D 掃描加工得高。因此用2D 掃描來(lái)加工，用R5球刀，切深0.3 mm，進(jìn)給2000 mm/min，轉(zhuǎn)速4500 r/min。

（13）等高外形：等高外形精加工環(huán)形圓弧槽，用R3 球刀，深度0.01 mm，進(jìn)給800 mm/min，轉(zhuǎn)速3000 r/min。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)正反雙面零件的銑削加工工藝分析得知，使用合適的加工方式及合理的參數(shù)，可以提高零件的加工精度、提高生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動(dòng)成本。并且加工正反雙面的零件，反面裝夾對(duì)刀是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，要保證正反面的中心不會(huì)出現(xiàn)偏差。而且第二面裝夾要避免給零件造成的夾傷，這是加工時(shí)要特別注意的。