滑块数控加工论文

1工艺制订

案例工件加工面积较大，机加工会产生较大的内应力，内应力较大而未及时予以去除时，会导致工件在运动过程中容易产生变形甚至形成裂纹，因而需要热处理去应力，这就需要机加工时考虑热处理后的装夹、碰数问题，将整个加工过程分成两个阶段：热处理前及热处理后。热处理前需去除大部分材料，只留精加工余量；热处理后需要清除预留的材料，并得到在精度要求范围内的最终零件，精加工使用加工精度较高的德马吉DMC64Iinear加工中心，有效行程640mm×600mm，数控系统为FANUC180i-MB，主轴最高转速12000r/min。热处理前的粗加工分正面、背面、及两侧面四个方位的加工，因热处理去应力后，工件会有所变形，需重新以一个准确的参考基准作为加工碰数基准，像这种大滑块一般以基准角碰数，这就需要一个准确的基准角。粗加工时，预留顶面材料，其平面作为热处理后研磨支撑平面，热处理后可通过磨床，研磨加工出基准角的三个基准面，研磨量为0.2mm，保证其垂直度。热处理后的精加工时，加工方位与热处理前一样，但因背部材料已去除，工件正面加工时（胶位面方向）如何装夹是要考虑的问题。如果用虎钳夹住尾部平位加工，其尾部平位与高度比为60∶322，大概为其总高度的1/6，有2/3的重量处于悬空状态，且正面有较多的材料需要去除，受力不均匀，容易在角位处产生较大内应力，有可能会产生变形或裂纹，并且这么大的滑块装夹、拖表不方便，对机床要求也较高，需要考虑其他装夹工艺。解决方案是在加工背部耐磨片槽时预留工艺凸台，这样在正面加工时可用工装板及垫块紧固装夹固定，其好处是装夹、对数方便，并能较好地平衡加工时的作用力，实用性强。热处理后精加工时，因正面已粗加工，按精加工时的方法将无法装夹固定，这时可考虑使用直角弯板装夹，在数控铣床上去除工艺台背面粗加工时，耐磨片槽后部有一大块相边区域需要去除材料，其尺寸达到261.5mm×174.8mm×280mm，常规的数控加工，需要用刀具一层层的切削，必定会占去较长的加工时间，并且损耗刀具，生产效率不高。通过分析对比，用线切割加工较为合适，不但能得到一块实用的材料，而且省下很多的时间，同时考虑工艺台，这样线割时将一起切割出来，留0.5mm作为热处理后精加工余量，这样背面方位加工只需加工耐磨片槽，大大节省时间，一举多得。

2滑块的数控加工

编程分热处理前的粗加工及热处理后的精加工，按不同的方位加工顶面方位、背面方位及正面方位。热处理前粗加工需要去除大部分材料，考虑装夹加工工艺，预留部分材料到热处理后，粗加工整体留预量0.3mm。因篇幅关系，下文重点介绍正面方位的数控编程加工，编程软件为UGNX7.5，机床使用德马吉DMC64Iinear加工中心，数控系统为FANUC180i-MB，主轴最高转速为12000r/min。正面装夹如图4所示，将已线切割余料的工件，通过螺钉与工装板、垫块紧固为整体，并固定于机床工作台上，基准角对刀。

（1）热处理前粗加工

加工编程前先设定加工坐标系、安全平面、材料毛坯及加工工件，粗加工使用型腔铣削加工，该模块提供粗切单个或多个型腔、沿任意形状切去大量毛坯材料以及可以加工出型芯的全部功能，最突出的功能是对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式。零件正面方位的型腔铣削粗加工，加工余量0.3mm，用40R6的圆鼻刀完成主体大部分材料的去除工作，切削模式为跟随部件，封闭区域用螺旋进刀，开放区域用圆弧进刀，区域间的快速移刀为到达安全平面，区域内为前一平面；切削深度为顶面开始深70mm，每刀公共深度为恒定0.3mm，主轴转速为1800r/min，进给为2000mm/min。再采用35R5的圆鼻刀完成次级窄角位的材料的去除工作，加工方法设置与上述40R6刀具一样，控制切削范围，使用参考刀具42R8，对40R6未能加工的区域进行补刀。接着可用更小的刀具进行更小窄角位的材料去除工作，但因粗加工后需要热处理去应力，去应力并不会增加材料硬度，部分更窄角位的余料对整体应力影响不大，为减少工作量，提高加工效率，可不需要进一步粗加工。

（2）热处理后半精加工

热处理后材料已去除应力，可完全去除多余材料，但工件表面有变形，需通过磨床研磨加工，重新定好基准。研磨好三个基准面及工艺台面后，按图4所示正面装夹好，整体固定于德马吉DMC64Iinear加工中心上。因滑块正面为产品的表面，要求较高，且正面各层陡峭不一样，可通过切削层深度控制切削范围，分段进行加工，减少移刀时间，优化刀路。如图9所示，先用30R5圆鼻刀进行半精加工，去除热处理前的窄角位材料，切削模式使用轮廓铣加工，切削层深度0.3mm，切削余量为0.3mm，控制切削层深度为0～60mm，完成顶部较凸出部分的清角加工；接着用同样的刀具及加工参数控制切削深度为60～70mm，完成中间较平表面的加工；延续刀具及加工方法，控制切削深度为70～140mm，完成侧面垂直面的加工。完成上述刀路后，正面大部分余料已去除，但更窄角位处还有余量，延续上述的加工方法，使用型腔铣模块轮廓铣进一步清角，如图10所示，先用16R0.8的圆鼻刀，再用10R5、6R3的圆鼻刀逐级递减更换更小的刀具进行清角，进一步减少余量。完成窄角位半精加工后，延续半精加工的装夹方法，在同一机床上进行整体表面精加工，以减少装夹对刀过程中的误差。这里采用固定轴铣削加工，该模块提供了完全和综合的，用于产生3轴运动的刀具路径，实际上它能加工任何曲面模型和实体模型，可以用功能很强的方法来选择零件需要加工的表面或加工部位。有多种驱动方法和走刀方式可供选择，如沿边界、径向、螺旋线以及沿用户定义的方向驱动，此外，还可以容易地识别前道工序未能切除的区域和陡峭区，快速完成清除上一次加工的余量，提高工件的加工质量，使精加工时均匀切削。

3结束语

对于复杂、大型零件的机械加工，其工艺流程的编排是非常重要的。工艺编排时要综合考虑本身的机加工设备及能力，熟悉各工种各工序的加工需要及其加工精度，统一加工基准、装夹定位基准，才能得到更高的几何精度及尺寸精度，同时也提高生产效率降低生产成本。

作者:邹炳辉单位:广东省人力资源社会保障厅职业技能鉴定中心