半封閉T槽零件的數控銑工藝探究

方 鵬，黃焰霄

(樂山職業技術學院，四川 樂山 614000)

T型槽平臺又叫T型槽平板，它是一種表面帶有T型槽的平板，主要用于機械、機床制造、電子、電力等20多種行業，其中以重工業使用最為普遍，占總產量的95%。T型槽平臺主要用來固定工件，用于裝配、調試機械設備的量具平臺，具有連接簡單、方便可靠、拆卸方便等優點，使用更為普遍，工程需求量大。但T槽零件特別是半封閉T槽零件在加工時，比通常的開放式T槽零件更復雜，存在因刀具和工件剛性不夠，加工表面會產生明顯震紋，特別是在進、退刀時，刀具震裂和工件變形大的問題特別顯著(見圖1)，筆者研究加工的零件是平臺鉗的底座，其中它的半封閉T槽由T槽、圓弧槽、底面等構成，加工方式擬采用優化工藝過程、改變刀具材料和提高切削要素的方法解決該問題。筆者針對半封閉T槽零件進行加工工藝分析，對其數控加工的工藝全過程進行詳細介紹，并針對加工問題改進加工工藝方式，完成加工程序編寫、模擬試切削，最終完成了一件真實的零件加工。

圖1 零件震紋與刀具裂紋

1 典型半封閉T槽零件的分析

圖2為某零件工藝圖，由零件圖可知，其為典型半封閉T槽零件，毛坯尺寸公差范圍較小，有一定精度要求，結構包括型腔、圓孔、T槽、圓弧槽、底面等，毛坯尺寸長115 mm、寬60 mm、高40 mm材料為45鋼。

1.1 刀具選擇

從圖2分析可知，零件結構主要由型腔、圓孔、T槽、圓弧槽、底面等組成，由于加工該零件的半封閉T槽時T形銑刀伸出過長，頸部直徑為保證加工只能選擇較細的直徑，所以在加工半封閉T槽零件時震紋明顯，因此考慮選擇鑲硬質合金直柄T型槽鎢鋼銑刀，由此來提高刀具剛性，近而減少加工震動性，可滿足全部加工需求。

圖2 零件

1.2 工藝路線規劃

通過上述結構分析及選擇的刀具類型，草擬加工工藝(由于筆者主要講半封閉T槽，故只描述主視圖面加工工藝)，思路如下。

1.2.1 粗銑型腔。裝夾D12×25C×75L直柄鎢鋼銑刀，伸出30 mm長，自適應粗銑零件型腔至Z向深度19 mm，留0.5 mm余量精銑。

1.2.2 精銑型腔(見圖3)

圖3 型腔粗、精銑

1.2.3 粗銑T型槽。裝夾D16×6H×100LT型槽銑刀，伸出25 mm長，平面銑T型槽，附加刀路4次每次0.6 mm，Z向每次切削深度1 mm，分底面、壁各留0.2 mm。在文中開始講到半封閉T槽加工時刀具在進、退刀時由于間斷切削，刀具切削時受力不均勻，故刀具震裂和工件變形大的問題特別顯著，因此在切削參數中必須加上光順拐角，拐角半徑為刀具的20%，并且為減少進退刀震動過大，所產生的刀具震裂，故把圓弧進給調整最小補償因子為0.05，最大補償因子為2，以此來減少刀具在進退時帶來的沖擊力。

1.2.4 精銑T型槽(見圖4)。

1.3 確定切削用量及加工工藝

根據零件的尺寸加工要求，為提高表面粗糙度，可適當提高切削速度，故加工工藝如表1所示。

圖4 半封閉T型槽粗、精銑

表1 加工工藝

1.4 加工步驟

數控銑床嚴格按照編寫的加工程序指令進行切削動作，如前期未對工件、夾具、刀具、機床附件的相對位置考慮全面，則極易發生碰撞事故，因此，加工前分析裝夾條件、合理安排夾持姿態(如工件懸伸量)、刀具安裝正確和準確設置工件坐標系十分必要。

裝夾工件和刀具。裝夾時工件伸出長度比加工外圍深度多2 mm～5 mm，但最終夾持面不得少于5 mm，否則可能因懸伸過長，夾持過少，加工時縱徑向切削力過大發生安全事故。

由于T型槽結構在工件型腔內，則必須先銑型腔內部，然后再銑半封閉T型槽，因此可把直柄銑刀、T型銑刀同時裝入刀庫上，以提升加工效率。同時，考慮刀具行程中干涉安全問題，每工序結束后，必須上移安全平面100 mm處，保證換刀過程安全。

2 加工程序的后處理

UG后處理后，程序數據量較大，節選半封閉T槽精銑程序，如下所示。

N0010 G40 G17 G90 G54

N0020 G91 G28 Z0.0

N0030 T02 M06

N0040 G00 G90 X-4.1732 Y.689 S2000 M03

N0050 G43 Z.3937 H02

N0060 Z-.3937

N0070 G01 Z-.5118 F9.4 M08

N0080 X-3.5433

N0090 X-.8024 F15.7

N0100 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0110 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0120 Z-.3937

N0130 G00 Z.3937

N0140 X-4.1732 Y.689

N0150 Z-.4331

N0160 G01 Z-.5512

N0170 X-3.5433

N0180 X-.8024 F15.7

N0190 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0200 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0210 Z-.4331

N0220 G00 Z.3937

N0230 X-4.1732 Y.689

N0240 Z-.4724

N0250 G01 Z-.5906

N0260 X-3.5433

N0270 X-.8024 F15.7

N0280 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0290 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0300 Z-.4724

N0310 G00 Z.3937

N0320 X-4.1732 Y.689

N0330 Z-.5118

N0340 G01 Z-.6299

N0350 X-3.5433

N0360 X-.8024 F15.7

N0370 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0380 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0390 Z-.5118

N0400 G00 Z.3937

N0410 X-4.1732 Y.689

N0420 Z-.5512

N0430 G01 Z-.6693

N0440 X-3.5433

N0450 X-.8024 F15.7

N0460 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0470 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0480 Z-.5512

N0490 G00 Z.3937

N0500 X-4.1732 Y.689

N0510 Z-.5906

N0520 G01 Z-.7087

N0530 X-3.5433

N0540 X-.8024 F15.7

N0550 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0560 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0570 Z-.5906

N0580 G00 Z.3937

N0590 X-4.1732 Y.689

N0600 Z-.6299

N0610 G01 Z-.748

N0620 X-3.5433

N0630 X-.8024 F15.7

N0640 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0650 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0660 Z-.6299

N0670 G00 Z.3937

N0680 M30

圖5 半封閉T槽零件模擬加工路線圖和零件加工實物

3 數控銑床模擬加工及產品

利用UGNX刀路模擬功能校驗刀具加工軌跡，發現程序問題并修改。模擬加工路線結果和零件實際加工結果，如圖5所示。

4 結束語

實際零件加工結果證明，采用新的工藝過程、換用鎢鋼刀具材料和提高切削速度，可避免因刀具和工件剛性不夠，加工表面會產生明顯震紋，特別是在進、退刀時，刀具震裂和工件變形大的問題。筆者對半封閉T槽零件進行工藝制定，程序后處理，仿真模擬及零件加工，所述方法使得產品的加工工藝得到優化，提高了零件的生產質量，降低不過關率，因此可廣泛應用于制造類企業的新品研發生產中。