数控铣床加工工艺及加工质量探讨

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一、引言

目前很多企业都采用数控加工来实现自动化，数控铣床的应用越来越广泛。如何保证和提高数控铣床的加工质量显得非常重要。

二、数控铣的工艺分析

数控铣床是在普通铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同。工艺分析是对零件进行数控加工的前期准备。如果工艺分析不周全，工艺处理不合理，会导致数控加工时出现错误，严重的会出现废品。因此，保证和提高零件的加工质量和生产效率的关键是正确、合理地对零件进行工艺分析。认真仔细地分析零件图，确定工件的装夹方式，正确选择数控机床，确定数控加工刀具、正确选择切削用量，正确设置进退刀方式等是工艺分析的重要内容。故数控铣床在加工时应注意以下几个方面。第一，正确合理地选择夹具：其一，尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具，数控铣零件大多为方形或箱体零件，可采用平口钳或压板进行装夹；其二，装夹时应尽量采用基准重合原则，可以避免基准不重合误差。[1]第二，合理选择刀具。铣刀的种类有很多，根据零件的形状、零件的加工精度及表面质量的要求以及生产效率等因素合理选择刀具：一是根据零件特征，加工平面和台阶面应选择面铣刀，加工凹槽应选择立铣刀，加工型腔、三维曲面等应选择球头铣刀等；二是根据加工方式，粗加工时应选择强度高、可转位刀片刀具，以便满足粗铣时大背吃刀量、大进给量的要求，同时通过更换刀片降低成本。精加工时应选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求；三是合理选择铣削用量。在铣削过程中所选用的切削用量称为铣削用量。铣削用量的要素包括铣削速度Vc、进给率f、背吃刀量ap和铣削宽度ae,铣削时，由于采用的铣削方式和选用的铣刀不同，背吃刀量ap和铣削宽度ae的表示也不同：其一，背吃刀量或铣削宽度的选择。背吃刀量或铣削宽度的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定。在工件表面粗糙度值要求较大时，粗铣一次进给就可以达到要求；在工件表面粗糙度值要求较小时，可分粗铣和半精铣两步进行；在工件表面粗糙度值要求很小时，可分粗铣、半精铣和精铣三步进行；其二，进给量和进给速度的选取。切削时的进给速度应与主轴转速和背吃刀量等切削用量相适应，不能顾此失彼。工件刚度差或刀具强度低时，应取小值。加工精度和表面粗糙度要求较高时，进给量应选得小些，但不能选得过小，过小的进给量反而会使表面粗糙度增大。轮廓加工中，选择进给量时还应注意轮廓拐角处的“超程”和“欠程”问题。另外，在切削过程中，由于切削力的作用，使机床、工件和刀具的工艺系统产生变形，从而使刀具产生滞后，在拐角处会产生欠程现象，采用增加减速程序段或暂停程序的方法减少由此产生的欠程现象。选取切削速度时应按以下原则：粗铣时切削负荷大，Vc应取小值；精铣时，为减小表面粗糙度值，Vc取大值；采用可转位硬质合金铣刀时，Vc可取较大值；实际铣削后，如发现铣刀寿命太低，应适当降低Vc。[2]第三，合理选择切削液。切削液的作用是为了提高切削加工效果。切削液的种类也很多，在加工中应按实际的材料、加工方法以及机床等因素综合考虑后再选择。例如高速钢刀具热硬性差，一般应使用切削液；切削铜、铝及其合金，不能使用含硫的切削液；切削镁合金，不能使用水基切削液，以免引起燃烧。第四，确定加工路线。加工路线是指刀具相对零件的运动轨迹和方向。刀具在切入和切离工件时，应沿外轮廓曲线延长线的切向切入和切离工件，以避免在切入和切出处产生刀具的刻痕而影响表面质量，保证零件外轮廓曲线平滑过渡。内轮廓的加工主要是要解决Z向切深进刀的问题，通常加工内轮廓的Z向进刀方式主要有以下几种：垂直切深进刀、在工艺孔中进刀、三轴联动斜线进刀、三轴联动螺旋形进刀。与此同时，在保证加工精度和表面粗糙度的前提下，应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。第五，加工余量的确定。加工余量可通过经验估算法、查表修正法、分析计算法来确定，确定加工余量应遵从以下原则：一是总加工余量和工序余量要分别确定；二是大零件取大余量。零件越大，切削力、内应力引起的变形越大，所以对余量要求也越大；三是余量要充分，防止因毛坯表面缺陷未能完全切除即达到规定的尺寸要求而致使工件报废；四是，采用最小加工余量原则。在保证加工精度和加工质量的前提下，余量越小越好，以缩短加工时间，同时减少材料消耗，降低加工成本。

三、编制程序保证尺寸精度

第一，修改程序保证尺寸。在数控加工中，人们经常采用这样的方式进行加工：程序自动运行后，进行测量，发现工件尺寸达不到要求，而且尺寸变化无规律。针对这种情况，可利用修改程序的方法来保证加工质量。如图中要求Φ30mm，实际测量为Φ30.06mm，可在软件中将加工余量减少0.03（单边值）。第二，修改刀补保证尺寸。若加工中尺寸变化有规律，如X和Y向的尺寸全部都比图中尺寸大0.1mm，可通过修改刀补的方法保证加工精度。具体方法是：将该号刀的刀补减小0.05mm。

四、结束语

总之，要保证零件在数控铣床上的加工质量和加工效率，必须充分对零件进行合理的工艺分析、按图纸要求编写加工程序，掌握数控铣床的操作技能，并进行全程控制。

作者:何越进 单位:广东省佛山市南海技师学院

参考文献：

[1]数控加工工艺学/人力资源和社会保障部教材办公室组织编写.—3版.—北京：中国劳动社会保障出版社，2011.

[2]机械制造工艺基础/人力资源和社会保障部教材办公室组织编写.—6版.—北京：中国劳动社会保障出版社，2011.