加工模具零件的数控铣工艺改进策略探讨
2018-7-17 来源： 晋中职业技术学院 作者：龚真蕊
摘 要：随着我国机械生产行业不断迅速发展，社会生产对机械加工精度的要求准确性越高。现如今，数控铣工工艺在机械零件生产加工中应用非常广泛，但是加工误差问题也是其难以解决的问题。此文中对加工精度不高的问题进行分析，从而提出数控铣床加工磨具零件中的特别注意事项和处理方法等，旨在全面提高模具零件加工精度。
关键词：模具零件；数控铣工工艺；改进；策略
0 引言
在市场经济条件下，我国机械加工技术正处于高速发展阶段，为提高我国社会生产力提供了巨大贡献。当今，各个行业对数控机床的应用愈加广泛，包括模具、航天、汽车、机械、电子等领域。数控机床能够有效的解决复杂零件加工问题，同时也实现了加工自动化，在很大程度上提高了模具零件生产效率，降低人工投入成本。但是在数控铣床工艺实际应用中，依然存在着难以解决的问题。例如加工零件带有斜面、结构尺寸不精准等。如果出现这一问题，就需要投入二次加工，甚至是多次加工，从而保障模具零件加工精度，降低了生产效率。就需要对数控铣床工艺进行逐步改进，从而提高模具零件加工质量和加工效率。
1 、数控技术发展背景与特点
1.1 数控技术发展背景
现如今，我国科学技术发展尤为迅速，社会对模具产品的多样性、功能性也提出了更高的要求。现如今市面上的模具产品更新速度逐渐增快，有好多品种小批量生产比重也不断提升。再者，随着现代航空运输和轻工消费生产速度加快，各种复杂形式的零部件加工精度也不断提高。在此背景下，数控加工技术会不断朝向自动化、网络化、数字化方向发展，同时也对数控铣工艺改进指明了方向。
1.2 数控铣工艺特点分析
（1）复杂工件加工能力强。数控铣工艺具有复杂工件加工的能力，例如数控铣加工轮船、机舱、国防军工等，这些领域对加工模具的精度非常高，并且工件结构也非常复杂。可以说数控铣工艺加工效果会直接影响到最终产品的使用情况。数控铣加工的可控性可以完成普通加工工具无法加工的复杂任务，因此在当今各个加工工业领域都有着广泛的应用。
（2）加工质量高。数控铣工艺依托于计算机技术，通过数据程序控制实现自动化加工，工作人员只需要在控制终端中输入相关的加工信息，即可保证加工质量，从而避免人工操作的误差问题。如果在加工过程中出现了误差问题，可以通过调整数控系统软件即可实现误差矫正，非常便捷。
（3）加工效率高。相比传统的模具加工工艺相比，数控铣工艺在零件加工中可以有效提高加工效率，特别是对于五面体加工中心和柔性单元等设备来说，在零件装夹后即可实现绝大部分的施工，这样即可避免多次装夹所造成的加工误差问题，减少服务操作流程，从而进一步提高模具加工效率。
（4）柔性高。柔性主要是体现在进行多种模具加工过程中，只需要对编程内容进行调整即可实现不同种类模具加工，通常不需要专门定制专用工具夹，这样接口大大缩短模具生产周期，并且可以降低成本，从而更好的适应各种模具加工，满足批量生产的需求。
2 、数控铣床加工工艺与问题
通过选用不同类型的铣刀，比较建工过程中刀具和所加工零件斜
面接触情况，对比数控铣床加工斜面零件精度，从而进行深度探究。
2.1 倒角立铣刀加工
通常情况下，立铣刀加工中的刀具参数为：主轴速度为 1200r/min；进给量 100mm/min；平头立铣刀直径 Φ14mm；刀尖倒角β=30 °。采用倒角立铣刀加工方法，加工表面会出现一定的残留物，并且还多出了因为道具被倒掉部分的残留部分，因此，增加了表面上的残留物，理想面和基准点的距离也不符合标准，想要处理掉基准点中的残留量，其理想面和所得面之间的距离也不符合标准，最终导致所得到的工件上存在一定的误差问题。如果在此基础上继续加工制造，则没有标准的基准线，这样很难加工出符合设计尺寸的零部件。
2.2 不倒角立铣刀加工方法
刀具加工参数：主轴速度 1200r/min；进给量 100mm/min；立铣刀直径 Φ14 mm；刀尖半径为 R=0。为了能够更好观察数控机床的加工情况，在理论上可以将刀具和斜面接触情况进行理想化设计，沿着模具零件的峰、谷两侧进行加工，但是在实际应用中，加工表面依然存在残留问题，可以通过精加工工序去除残留量，并得到要求尺寸。如果在刀具加工参数设置过程中，降低加工增量值，可以得到更小的峰值，因此表面残留量也会有所降低，同时也能够降低加工难度。但实际加工中恰恰相反，不仅会增加工序、增加加工时间，同时也会降低工作效率。可见，不倒角立铣刀加工方法理论上非常理想，但是在实践中有着各种问题，倒角不可能为零，如果刀具不倒角会大大降低强度和刚度，提高刀具的磨损度，甚至出现崩刃问题，加工出的零件也表面粗糙、不够理想。因此不会采用不倒角立铣刀加工法。
3 、加工模具零件的数控铣工艺改进策略
上述表明，如果采用不倒角铣刀能够保障加工质量，想要得到更加理想的斜面，需要在铣削之后进行精加工处理掉斜面刀痕即可，但该种方法会导致刀具磨损和崩刃问题，因此不采用不倒角立铣刀。为了能够提高加工精度和降低表面粗糙度，可以从以下几点出发：
3.1 改进加工方式
在加工过程中，需要保证刀具斜面上的稳定性，不能突然变化刀具的运动方向，在斜面和斜面间的圆弧位置需要降低铣削给进速度。道具与零件斜面一旦接触，后刀面和零件会生产较大的摩擦力，这种情况会产生刀具共振问题，在刀具运行到斜面圆弧位置时，切入角和铣削长度也会增加，铣削切削度会变薄。由于铣刀的弹性形变会造成让刀现象，再加上逆铣时和顺铣时的状态不同，弹性变形会产生共振，从而造成过切问题。这就需要关注切削量，由于切削量选择是否合理直接影响着整个零件加工质量。这就需要控制好切削量和切削速度，降低共振现象，这样即可保证加工出更加理想的加工面。如果刚度允许的条件下，需要保证切削量（切削深度）与加工深度相等，这样对降低走刀次数有着很好的作用。
3.2 合理设置道具路径
在设置铣刀加工路径时，需要掌握模具零件的加工精度和表面粗糙度，同时要尽量减少走刀路线，降低空刀几率。可以在零件相邻两行切刀路之间采用一定半径的孤独给予过渡，在软件所提供道路光顺化设置之后，相邻行切路中的行间移刀中增加一定半径的圆弧过渡，并在另外一侧进行过渡设置，这样即可避免出现两次走到之间突然转弯的情况，让铣刀更加自然移动到下一个加工路线上。如果加工斜面是等高的情况，可以采用一定半径的圆弧过渡方法。在两个模具两层间增加半圆弧度孤独，这样不仅能够满足刀路平滑需求，同时也能够缓解螺旋下刀减少切削阻力问题，大大降低道具的磨损度。
3.3 内斜面采用螺旋进刀
由于垂直下刀会导致切削速度降低，增加铣刀和模具之间的切削力，从而提高铣刀的磨损度，同时也会提高模具表面的粗糙度。而选择螺旋进刀形式可以有效预防此类问题。在应用螺旋进刀过程中，需要设置一个合理的螺旋直径范围，如果螺旋直径小于设定范围时，系统会自动降低螺旋直径，直到能够下刀为止。同时，在应用中有可能造成螺旋直径过小，这样就与垂直下刀无异，这就需要采用斜坡下刀方法，但是反复斜坡下刀会产生振动现象，在模具表面留下刀痕。这就要在加工带曲面的模具时，合理选择加工方法。在精加工时，如果道具行间距离过小，即使采用一定半径圆弧过渡也会因为直径太小而产生近乎直线过渡，这时就需要采用摆线进给的方法进行加工，也就是通过两个刀具之间的距离，从而避免产生半径弧度过小而产生直线过渡问题，从而保证模具零件的加工质量。
3.4 优化数控铣加工流程
通常情况下，数控铣加工模具需要做好前期准备、方案设计、编程、最后定型四个环节。在前期准备中，要提前设定模具零件，实现将可能出现的情况提出相应的应对措施，找出在实际加工中可能出现的问题，掌握所有数据信息，并针对问题提出合理的建议；在设计方案中，需要结合车间实际情况进行设计，细化到每个加工细节，将所有加工资源，如道具、设备机床等进行分析，规定产品型号数据；编程环节作为中心环节，需要重点考虑不同加工零件的作用与功能，最大限度上发挥生产工具价值，能够结合设计标准内容进行自动化加工，通过前期准备方案设计好道具运行轨迹，之后通过模拟演练的方法观察轨迹是否可行，如果存在偏差需要进行调整；定型环节需要从头到尾检查整个流程的正确性，提高验收质量品质，从而不断优化加工工艺，保证加工中不会出现任何问题。
4 、结束语
综上所述，由于数控铣工艺在实际应用过程中，加工模具零件的尺寸误差较大，并且斜面之间的弧度处会产生明显的加工痕迹。这就需要加强对加工工艺的分析，提出相应的应对方案，抓住在加工过程中的应对事项，从改变传统立铣刀加工工艺的弊端，提高模具零件的加工精度。
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