加工模具零件的數控銑工藝改進策略探討
2018-7-17 來源： 晉中職業技術學院 作者：龔真蕊
摘 要：隨著我國機械生產行業不斷迅速發展，社會生產對機械加工精度的要求準確性越高。現如今，數控銑工工藝在機械零件生產加工中應用非常廣泛，但是加工誤差問題也是其難以解決的問題。此文中對加工精度不高的問題進行分析，從而提出數控銑床加工磨具零件中的特別注意事項和處理方法等，旨在全面提高模具零件加工精度。
關鍵詞：模具零件；數控銑工工藝；改進；策略
0 引言
在市場經濟條件下，我國機械加工技術正處于高速發展階段，為提高我國社會生產力提供了巨大貢獻。當今，各個行業對數控機床的應用愈加廣泛，包括模具、航天、汽車、機械、電子等領域。數控機床能夠有效的解決復雜零件加工問題，同時也實現了加工自動化，在很大程度上提高了模具零件生產效率，降低人工投入成本。但是在數控銑床工藝實際應用中，依然存在著難以解決的問題。例如加工零件帶有斜面、結構尺寸不精準等。如果出現這一問題，就需要投入二次加工，甚至是多次加工，從而保障模具零件加工精度，降低了生產效率。就需要對數控銑床工藝進行逐步改進，從而提高模具零件加工質量和加工效率。
1 、數控技術發展背景與特點
1.1 數控技術發展背景
現如今，我國科學技術發展尤為迅速，社會對模具產品的多樣性、功能性也提出了更高的要求。現如今市面上的模具產品更新速度逐漸增快，有好多品種小批量生產比重也不斷提升。再者，隨著現代航空運輸和輕工消費生產速度加快，各種復雜形式的零部件加工精度也不斷提高。在此背景下，數控加工技術會不斷朝向自動化、網絡化、數字化方向發展，同時也對數控銑工藝改進指明了方向。
1.2 數控銑工藝特點分析
（1）復雜工件加工能力強。數控銑工藝具有復雜工件加工的能力，例如數控銑加工輪船、機艙、國防軍工等，這些領域對加工模具的精度非常高，并且工件結構也非常復雜。可以說數控銑工藝加工效果會直接影響到最終產品的使用情況。數控銑加工的可控性可以完成普通加工工具無法加工的復雜任務，因此在當今各個加工工業領域都有著廣泛的應用。
（2）加工質量高。數控銑工藝依托于計算機技術，通過數據程序控制實現自動化加工，工作人員只需要在控制終端中輸入相關的加工信息，即可保證加工質量，從而避免人工操作的誤差問題。如果在加工過程中出現了誤差問題，可以通過調整數控系統軟件即可實現誤差矯正，非常便捷。
（3）加工效率高。相比傳統的模具加工工藝相比，數控銑工藝在零件加工中可以有效提高加工效率，特別是對于五面體加工中心和柔性單元等設備來說，在零件裝夾后即可實現絕大部分的施工，這樣即可避免多次裝夾所造成的加工誤差問題，減少服務操作流程，從而進一步提高模具加工效率。
（4）柔性高。柔性主要是體現在進行多種模具加工過程中，只需要對編程內容進行調整即可實現不同種類模具加工，通常不需要專門定制專用工具夾，這樣接口大大縮短模具生產周期，并且可以降低成本，從而更好的適應各種模具加工，滿足批量生產的需求。
2 、數控銑床加工工藝與問題
通過選用不同類型的銑刀，比較建工過程中刀具和所加工零件斜
面接觸情況，對比數控銑床加工斜面零件精度，從而進行深度探究。
2.1 倒角立銑刀加工
通常情況下，立銑刀加工中的刀具參數為：主軸速度為 1200r/min；進給量 100mm/min；平頭立銑刀直徑 Φ14mm；刀尖倒角β=30 °。采用倒角立銑刀加工方法，加工表面會出現一定的殘留物，并且還多出了因為道具被倒掉部分的殘留部分，因此，增加了表面上的殘留物，理想面和基準點的距離也不符合標準，想要處理掉基準點中的殘留量，其理想面和所得面之間的距離也不符合標準，最終導致所得到的工件上存在一定的誤差問題。如果在此基礎上繼續加工制造，則沒有標準的基準線，這樣很難加工出符合設計尺寸的零部件。
2.2 不倒角立銑刀加工方法
刀具加工參數：主軸速度 1200r/min；進給量 100mm/min；立銑刀直徑 Φ14 mm；刀尖半徑為 R=0。為了能夠更好觀察數控機床的加工情況，在理論上可以將刀具和斜面接觸情況進行理想化設計，沿著模具零件的峰、谷兩側進行加工，但是在實際應用中，加工表面依然存在殘留問題，可以通過精加工工序去除殘留量，并得到要求尺寸。如果在刀具加工參數設置過程中，降低加工增量值，可以得到更小的峰值，因此表面殘留量也會有所降低，同時也能夠降低加工難度。但實際加工中恰恰相反，不僅會增加工序、增加加工時間，同時也會降低工作效率。可見，不倒角立銑刀加工方法理論上非常理想，但是在實踐中有著各種問題，倒角不可能為零，如果刀具不倒角會大大降低強度和剛度，提高刀具的磨損度，甚至出現崩刃問題，加工出的零件也表面粗糙、不夠理想。因此不會采用不倒角立銑刀加工法。
3 、加工模具零件的數控銑工藝改進策略
上述表明，如果采用不倒角銑刀能夠保障加工質量，想要得到更加理想的斜面，需要在銑削之后進行精加工處理掉斜面刀痕即可，但該種方法會導致刀具磨損和崩刃問題，因此不采用不倒角立銑刀。為了能夠提高加工精度和降低表面粗糙度，可以從以下幾點出發：
3.1 改進加工方式
在加工過程中，需要保證刀具斜面上的穩定性，不能突然變化刀具的運動方向，在斜面和斜面間的圓弧位置需要降低銑削給進速度。道具與零件斜面一旦接觸，后刀面和零件會生產較大的摩擦力，這種情況會產生刀具共振問題，在刀具運行到斜面圓弧位置時，切入角和銑削長度也會增加，銑削切削度會變薄。由于銑刀的彈性形變會造成讓刀現象，再加上逆銑時和順銑時的狀態不同，彈性變形會產生共振，從而造成過切問題。這就需要關注切削量，由于切削量選擇是否合理直接影響著整個零件加工質量。這就需要控制好切削量和切削速度，降低共振現象，這樣即可保證加工出更加理想的加工面。如果剛度允許的條件下，需要保證切削量（切削深度）與加工深度相等，這樣對降低走刀次數有著很好的作用。
3.2 合理設置道具路徑
在設置銑刀加工路徑時，需要掌握模具零件的加工精度和表面粗糙度，同時要盡量減少走刀路線，降低空刀幾率。可以在零件相鄰兩行切刀路之間采用一定半徑的孤獨給予過渡，在軟件所提供道路光順化設置之后，相鄰行切路中的行間移刀中增加一定半徑的圓弧過渡，并在另外一側進行過渡設置，這樣即可避免出現兩次走到之間突然轉彎的情況，讓銑刀更加自然移動到下一個加工路線上。如果加工斜面是等高的情況，可以采用一定半徑的圓弧過渡方法。在兩個模具兩層間增加半圓弧度孤獨，這樣不僅能夠滿足刀路平滑需求，同時也能夠緩解螺旋下刀減少切削阻力問題，大大降低道具的磨損度。
3.3 內斜面采用螺旋進刀
由于垂直下刀會導致切削速度降低，增加銑刀和模具之間的切削力，從而提高銑刀的磨損度，同時也會提高模具表面的粗糙度。而選擇螺旋進刀形式可以有效預防此類問題。在應用螺旋進刀過程中，需要設置一個合理的螺旋直徑范圍，如果螺旋直徑小于設定范圍時，系統會自動降低螺旋直徑，直到能夠下刀為止。同時，在應用中有可能造成螺旋直徑過小，這樣就與垂直下刀無異，這就需要采用斜坡下刀方法，但是反復斜坡下刀會產生振動現象，在模具表面留下刀痕。這就要在加工帶曲面的模具時，合理選擇加工方法。在精加工時，如果道具行間距離過小，即使采用一定半徑圓弧過渡也會因為直徑太小而產生近乎直線過渡，這時就需要采用擺線進給的方法進行加工，也就是通過兩個刀具之間的距離，從而避免產生半徑弧度過小而產生直線過渡問題，從而保證模具零件的加工質量。
3.4 優化數控銑加工流程
通常情況下，數控銑加工模具需要做好前期準備、方案設計、編程、最后定型四個環節。在前期準備中，要提前設定模具零件，實現將可能出現的情況提出相應的應對措施，找出在實際加工中可能出現的問題，掌握所有數據信息，并針對問題提出合理的建議；在設計方案中，需要結合車間實際情況進行設計，細化到每個加工細節，將所有加工資源，如道具、設備機床等進行分析，規定產品型號數據；編程環節作為中心環節，需要重點考慮不同加工零件的作用與功能，最大限度上發揮生產工具價值，能夠結合設計標準內容進行自動化加工，通過前期準備方案設計好道具運行軌跡，之后通過模擬演練的方法觀察軌跡是否可行，如果存在偏差需要進行調整；定型環節需要從頭到尾檢查整個流程的正確性，提高驗收質量品質，從而不斷優化加工工藝，保證加工中不會出現任何問題。
4 、結束語
綜上所述，由于數控銑工藝在實際應用過程中，加工模具零件的尺寸誤差較大，并且斜面之間的弧度處會產生明顯的加工痕跡。這就需要加強對加工工藝的分析，提出相應的應對方案，抓住在加工過程中的應對事項，從改變傳統立銑刀加工工藝的弊端，提高模具零件的加工精度。
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