高佐彬 王松

【摘 要】箱體類零件一般是指具有一個(gè)以上孔系，內(nèi)部有型腔，在長(zhǎng)、寬、高方向有一定比例的零件。這類零件在機(jī)床、汽車、飛機(jī)制造等行業(yè)用的較多。箱體類零件一般都需要進(jìn)行多工位孔系及平面加工，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴(yán)格，通常要經(jīng)過(guò)銑、鉆、擴(kuò)、鏜、鉸、锪、攻絲等工序，需要刀具較多，在普通機(jī)床上加工難度大，工裝套數(shù)多，費(fèi)用高，加工周期長(zhǎng)，需多次裝夾、找正，手工測(cè)量次數(shù)多，加工時(shí)必須頻繁地更換刀具，工藝難以制定，更重要的是精度難以保證，因此箱體類零件一般都在數(shù)控加工中心上進(jìn)行，以提高產(chǎn)品的精確度。

【關(guān)鍵詞】殼體類零件；數(shù)控高效加工；工藝技術(shù)

1殼體類零件裝夾時(shí)需注意的問(wèn)題

殼體鑄件毛坯尺寸和表面形狀允差小，以保證加工余量均勻，殼體零件硬度變化范圍小，以保證刀具壽命穩(wěn)定，保證精加工的質(zhì)量（尺寸精度、表面粗糙度等）穩(wěn)定。有時(shí)因?yàn)樵诩庸ぶ行纳涎b夾的需要，還要在殼體上預(yù)作出工藝凸臺(tái)、工藝平面。殼體類零件一般以“一面兩銷”方式裝夾，還應(yīng)做到：

1.1選用精基準(zhǔn)定位，以減少定位誤差。

1.2盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以減少基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差。

1.3所選定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量減少隨設(shè)備的不同而帶來(lái)的變化（臥式加工中心、立式加工中心、普通設(shè)備）。

1.4所選基準(zhǔn)應(yīng)有利于夾具結(jié)構(gòu)的通用化，能有效減少殼體在夾具上的安裝誤差。

1.5能使得夾具夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定。

1.6應(yīng)使殼體露出盡可能多的加工面，以便于實(shí)現(xiàn)多面加工，利于保證加工面間的相對(duì)位置精度和技術(shù)要求，且減少加工設(shè)備的數(shù)量。

1.7殼體往往較大、較重，所選定位基準(zhǔn)應(yīng)使所加工的零件盡可能多露出加工面，以便實(shí)現(xiàn)多面加工，以確保加工面間相對(duì)位置精度。

2擬定工藝流程應(yīng)遵守的原則

2.1正確選擇各加工面的工藝方法和工步數(shù)。

2.2合理確定工序間余量。

2.3先面后孔，先加工定位基準(zhǔn)面，再加工其余面和孔。

2.4粗精加工分開(kāi)，先粗后精，對(duì)于同一加工表面的粗精加工工步在加工時(shí)應(yīng)拉開(kāi)一段時(shí)間，以避免切削熱、機(jī)床振動(dòng)、殘余應(yīng)力以及夾緊力對(duì)精加工的影響。重要表面的粗加工工序應(yīng)盡可能提前，以利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和剔除廢品。

2.5工序的適當(dāng)集中與合力分散相結(jié)合：（1）工序集中可提高加工效率，減少設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；（2）將殼體零件的有相互位置精度要求的加工表面在加工中心一個(gè)工位加工出來(lái)；（3）加工中心上工序集中一般采用多刀、多軸、多面或多工件同時(shí)加工；（4）加工中心工序集中的程度以保證殼體加工精度，加工時(shí)不超出加工中心的性能范圍，不得使數(shù)控刀具調(diào)整和更換過(guò)于困難；（5）工序分散能簡(jiǎn)化數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)，使得加工中心便于調(diào)整、維護(hù)、操作，也有利于平衡限制工序加工節(jié)拍，提高加工中心的利用率。工序適當(dāng)單一化，鏜大孔、攻螺紋等工序無(wú)需集中在同一加工中心上，攻螺紋可在專門(mén)的鉆削中心上進(jìn)行。

3高速銑削加工主要工藝原則

3.1粗加工工藝原則。大部份材料在粗加工中去除。表面質(zhì)量和輪廓精度沒(méi)有什么要求。在這里，刀具磨損是嚴(yán)重的，等量切削的條件很難達(dá)到。最重要的是讓機(jī)床平穩(wěn)、協(xié)調(diào)地工作，避免急劇的切削方向改變。

粗加工高速切削條件如下：（1）刀具總是用5°的傾角，以螺旋或傾斜方式進(jìn)入工件材料；（2）進(jìn)給率和機(jī)床轉(zhuǎn)速之比應(yīng)該達(dá)到最佳，它與刀具材料和工件材料有關(guān)，同時(shí)，還取決于機(jī)床和CNC系統(tǒng)的能力；（3）要避免突然改變方向，即使在減少進(jìn)給量或刀具停止時(shí)也要避免。另外，如果進(jìn)給量一下變?yōu)榱?，將?huì)引起刀具和工件之間的磨擦增大，可能減少刀具壽命，或者在嚴(yán)重情況下，會(huì)造成刀具的立即損壞（由于產(chǎn)生過(guò)渡的熱）；（4）為了平穩(wěn)從容地加工硬化了的材料，徑向進(jìn)刀量不得大于6%～8%的刀具直徑，深度進(jìn)給量最大不超過(guò)5%的刀具直徑。

3.2半精加工工藝原則：半精加工的目的是把前道工序加工后的殘留加工面變得平滑，同時(shí)去除拐角處的多余材料，在工件加工表面留下一層比較均勻的余量，為精加工的高速銑做準(zhǔn)備。決不能忽視半精加工，否則會(huì)造成表面質(zhì)量、輪廓精度、刀具壽命的降低。

半精加工高速切削條件如下：（1）避免急劇的銑切運(yùn)動(dòng)；（2）為避免過(guò)切，刀具直接下沉到下一個(gè)切削平面（層間距離較?。豢刹捎寐菪蛐逼逻M(jìn)刀）；（3）徑向進(jìn)刀量小于6%～8%的刀具直徑；（4）滿足等量切削條件。

半精加工常采用以下兩種方法（以銑削為例）：一是“剩余材料銑切”。它是用一把較小的刀具切削那些材料殘留區(qū)域，該區(qū)域是前一把大的刀具加工留下來(lái)的，剩余材料銑切能自動(dòng)識(shí)別這些材料殘留區(qū)域。二是“Z向分層螺旋式銑切”，該方法讓刀具沿Z向螺旋下降進(jìn)行加工，它能避免突然的尖銳的刀具運(yùn)動(dòng)。

4高速銑削常見(jiàn)工藝問(wèn)題處理

順銑時(shí)，切削力的方向從刀具指向工件，工件受壓；逆銑時(shí)，切削力的方向從工件指向刀具，工件受拉。一般來(lái)說(shuō)，逆銑加工能優(yōu)化切削效率，順銑加工能產(chǎn)生較好的表面質(zhì)量。一般而言，粗加工以順銑為主，可減少刀具磨損。盡管順銑有不必要的刀具空程運(yùn)動(dòng)，但移動(dòng)速度的提高足以彌補(bǔ)該損失。切削厚度小于0.3mm時(shí)，可安全組合順、逆銑進(jìn)行加工。加工剛性較小的薄壁結(jié)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)使用順銑。

分層銑削是高速銑經(jīng)常采用的一種方法，分層銑削能控制切削載荷均勻，在粗加工中非常適用。對(duì)分層銑削的要求如下：

應(yīng)在一個(gè)操作中完成多層的切削；在一個(gè)操作中完成多個(gè)區(qū)域加工；薄壁零件要用分層銑削；采用層間進(jìn)刀，進(jìn)刀方式可用直線、圓弧、螺旋等；保持刀具與工件持續(xù)的接觸。

盡量采用螺旋線、圓弧或斜線方式進(jìn)退刀，小的下傾角，圓滑過(guò)渡；對(duì)多層切削，要用層間進(jìn)退刀，減小進(jìn)退刀的相對(duì)高度。

進(jìn)退刀可采用：斜線進(jìn)退刀、按外形進(jìn)退刀、螺旋進(jìn)退刀。在精加工時(shí)，避免在工件表面上進(jìn)刀，最好在工件外部進(jìn)刀。

螺旋走刀方式是一種保證切削載荷均勻最有效的方法之一，它只有一次進(jìn)退刀，整條刀位軌跡連續(xù)不斷切削路徑的方向變化平穩(wěn)，適合高速銑的輪廓加工。對(duì)外型和型腔均可采用，可以達(dá)到較高的效率。

刀具路徑的優(yōu)化包括：和并或消除那些零碎的短的刀位軌跡，合理安排切削區(qū)域的加工順序，減少進(jìn)退刀的次數(shù)及空刀移動(dòng)的距離。在保證零件公差要求的前提下，盡可能減少程序段數(shù)。

當(dāng)零件帶有縫隙時(shí)，生成的刀位軌跡不連續(xù)。采用合適的融合距離，使這些不連續(xù)的刀位軌跡連成一體，消除了頻繁的進(jìn)退刀和加工隱患。融合距離――用于限制小的不連續(xù)的刀具運(yùn)動(dòng)，或消除刀位軌跡中的有害的縫隙，當(dāng)進(jìn)刀退刀距離小于合并距離時(shí)，兩個(gè)刀軌合并。

最小軌跡長(zhǎng)度的設(shè)定：用于限制短的刀位軌跡的產(chǎn)生，如果切削移動(dòng)的距離小于給定的最小軌跡長(zhǎng)度，則不產(chǎn)生刀位軌跡。

在刀位路徑中，要減少和避免全刀寬切削，從而提高進(jìn)給速度，且減少刀具的磨損和損傷。

刀位軌跡的橫向過(guò)渡有以下幾種：（1）抬刀式過(guò)渡。為了避免行間過(guò)渡時(shí)方向急劇變化和全刀寬切削，可用抬刀過(guò)渡：“高爾夫球桿”式過(guò)渡、抬刀到安全平面過(guò)渡；（2）各種過(guò)渡方式。包括：不延伸過(guò)渡、線性延伸過(guò)渡、圓弧延伸過(guò)渡、線性加圓弧延伸過(guò)渡；（3）步距間圓弧過(guò)渡。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合自身從事多年數(shù)控加工及制造的工作經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)了上殼體零件加工工藝的編制本文最重要的內(nèi)容就是確定加工速度和加工切削量，要考慮在轉(zhuǎn)彎處用多少的速度，在不同的材料用多大的切削量，這些都是工藝方面的知識(shí)，都是長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累。掌握正確的切削用量，對(duì)保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，都有著重要的意義?？蔀槠髽I(yè)生產(chǎn)廠家使用及高校教學(xué)，提供有價(jià)值的參考建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉雄偉.數(shù)控加工理論與編程技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]王衛(wèi)兵.數(shù)控編程100例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]張秀玲，等.數(shù)控加工技師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：1長(zhǎng)城汽車股份有限公司；

2長(zhǎng)城汽車股份有限公司）