摘 要：在(zai)我國(guo)，數(shu)控技術被(bei)廣泛應用(yong)在(zai)工(gong)(gong)(gong)(gong)業領域(yu)，對(dui)于(yu)(yu)數(shu)控銑(xian)床切(qie)削加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)而言(yan)，刀具選擇以(yi)及對(dui)切(qie)削用(yong)量的(de)(de)(de)(de)有效確(que)(que)定都是(shi)十分關(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)內容。為確(que)(que)保加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)過(guo)程(cheng)(cheng)滿足標準，作為編程(cheng)(cheng)工(gong)(gong)(gong)(gong)作人員而言(yan)，必須準確(que)(que)地掌(zhang)握選擇刀具與(yu)確(que)(que)定切(qie)削用(yong)量的(de)(de)(de)(de)基本原則，與(yu)此(ci)同時，各零件加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)特(te)點(dian)(dian)同樣(yang)也(ye)是(shi)應高(gao)度重(zhong)視的(de)(de)(de)(de)內容。眾所周知，數(shu)控加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)技術所涉獵(lie)的(de)(de)(de)(de)范圍極大，因(yin)此(ci)仍然有必要(yao)進(jin)一(yi)步研(yan)究(jiu)應用(yong)特(te)征與(yu)難點(dian)(dian)，只有這樣(yang)，才(cai)能(neng)夠與(yu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)中對(dui)于(yu)(yu)產品(pin)精密性以(yi)及復雜性的(de)(de)(de)(de)諸多工(gong)(gong)(gong)(gong)藝需求相(xiang)適應。基于(yu)(yu)此(ci)，文章將數(shu)控銑(xian)床作為重(zhong)點(dian)(dian)研(yan)究(jiu)對(dui)象(xiang)，全(quan)面探討(tao)切(qie)削加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)(de)改進(jin)方式(shi)，希望有所幫助。
關鍵詞：數控銑床；切削(xue)加工工藝；改進方法(fa)；技巧
目(mu)前階段，數控銑床的刀具(ju)種類多(duo)種多(duo)樣，為了與(yu)數控機床高速性特征(zheng)有效(xiao)(xiao)適應，并高效(xiao)(xiao)率完成工(gong)作任(ren)務(wu)，就必(bi)須保(bao)證所(suo)選擇的刀具(ju)標準且具(ju)有通用化(hua)(hua)與(yu)模塊化(hua)(hua)特征(zheng)。下文將通過銑削刀具(ju)以及加工(gong)工(gong)具(ju)兩個角度展(zhan)開相關(guan)性的研(yan)究。
在結構方(fang)面(mian)，整體式與模塊式都是(shi)數(shu)控銑(xian)床(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)(de)兩種(zhong)常見結構。后者即模塊式結構，屬于當(dang)前刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)當(dang)中(zhong)相對(dui)先(xian)進的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)。在刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，加(jia)工(gong)(gong)零件(jian)(jian)與機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)不(bu)同(tong)，所(suo)選擇的(de)(de)(de)(de)組(zu)裝(zhuang)方(fang)案(an)也有(you)所(suo)差(cha)異。只有(you)組(zu)裝(zhuang)方(fang)案(an)科學(xue)合理，才能夠確保(bao)有(you)效(xiao)(xiao)提升刀(dao)(dao)(dao)(dao)刃適(shi)應(ying)的(de)(de)(de)(de)能力以及(ji)實際使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)率。而(er)前者即整體式刀(dao)(dao)(dao)(dao)刃形式，在適(shi)應(ying)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)以及(ji)零件(jian)(jian)方(fang)面(mian)則相對(dui)較(jiao)差(cha)，為此，要(yao)想進一步增強(qiang)適(shi)應(ying)的(de)(de)(de)(de)能力，必(bi)須事先(xian)準(zhun)備不(bu)同(tong)規劃的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)(dao)(dao)刃。在這種(zhong)情況下(xia)，刀(dao)(dao)(dao)(dao)刃利(li)用(yong)幾(ji)率隨(sui)之下(xia)降。要(yao)進一步增強(qiang)實際的(de)(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)效(xiao)(xiao)率，就必(bi)須要(yao)與刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)以及(ji)刀(dao)(dao)(dao)(dao)柄(bing)相適(shi)應(ying)。其(qi)中(zhong)，強(qiang)力銑(xian)夾(jia)(jia)頭刀(dao)(dao)(dao)(dao)柄(bing)最(zui)(zui)突出的(de)(de)(de)(de)特征就是(shi)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)夾(jia)(jia)持(chi)精準(zhun)度(du)，在夾(jia)(jia)持(chi)直(zhi)柄(bing)刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)中(zhong)具(ju)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)適(shi)應(ying)性。由此可見，可以將其(qi)應(ying)用(yong)于銑(xian)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)當(dang)中(zhong)，同(tong)樣在精準(zhun)度(du)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)銑(xian)鉸孔加(jia)工(gong)(gong)中(zhong)能夠有(you)效(xiao)(xiao)使(shi)用(yong)。現階段，國內很多數(shu)控機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)都會選擇使(shi)用(yong)模塊式加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)具(ju)系統，最(zui)(zui)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)原因就是(shi)其(qi)精準(zhun)程(cheng)度(du)較(jiao)高(gao)且裝(zhuang)卸相對(dui)便捷，同(tong)時抗振性能理想。
一(yi)般(ban)情(qing)況下，可以(yi)將刀(dao)具(ju)結(jie)構細化成(cheng)整體式、鑲嵌式以(yi)及特(te)殊式三(san)種類(lei)型。對于切(qie)削工藝(yi)而言，則包(bao)含了孔加工類(lei)刀(dao)具(ju)、圓鼻刀(dao)與(yu)立銑刀(dao)等等。通常(chang)，機(ji)夾式可轉位的(de)刀(dao)具(ju)，在實(shi)際應(ying)用中占(zhan)據一(yi)半以(yi)上的(de)比重。
通常情況下，對數控刀具進行選擇(ze)的(de)過程中，應始終遵(zun)循理想剛性(xing)與(yu)可(ke)靠性(xing)的(de)基本原(yuan)則(ze)，便于安裝與(yu)調整，具有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)耐用(yong)度與(yu)高精準程度，在與(yu)以上(shang)原(yuan)則(ze)相滿足的(de)基礎(chu)上(shang)盡量(liang)選擇(ze)使(shi)用(yong)短刀柄工具。這樣一(yi)來，可(ke)以使(shi)加工剛性(xing)效果明顯強(qiang)化。
除此之(zhi)外，對刀具選擇的(de)(de)(de)時(shi)候(hou)，也需要綜合(he)衡量工(gong)件表面(mian)的(de)(de)(de)尺寸、形狀做出(chu)決定，同時(shi)還要確保(bao)刀具使用順序的(de)(de)(de)合(he)理化安排(pai)。
生產效率的(de)(de)(de)全面(mian)提升(sheng)是(shi)(shi)選擇(ze)使用粗(cu)加(jia)工工藝(yi)的(de)(de)(de)重點。所(suo)謂的(de)(de)(de)粗(cu)加(jia)工，具(ju)體(ti)指的(de)(de)(de)就是(shi)(shi)單(dan)位時間范圍內(nei)能(neng)夠(gou)(gou)實現的(de)(de)(de)最(zui)大(da)材料切除率，具(ju)體(ti)指的(de)(de)(de)就是(shi)(shi)毛坯面(mian)加(jia)工余量，盡可(ke)能(neng)確(que)保毛坯形(xing)狀以及尺寸和成(cheng)品相近。一般來講，材料經(jing)過粗(cu)加(jia)工以后，即(ji)可(ke)形(xing)成(cheng)半精準度(du)工件的(de)(de)(de)輪廓。在整個過程中(zhong)，速度(du)占據重要(yao)地位，選擇(ze)使用直徑較大(da)的(de)(de)(de)刀具(ju)操(cao)作，不僅可(ke)以實現生產效率的(de)(de)(de)全面(mian)提升(sheng)，還能(neng)夠(gou)(gou)規(gui)避刀具(ju)磨損的(de)(de)(de)幾率。對于(yu)數控(kong)銑床而言，所(suo)控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)只是(shi)(shi)三(san)個坐(zuo)標當中(zhong)的(de)(de)(de)任意兩坐(zuo)標，能(neng)夠(gou)(gou)達到(dao)二維控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
與粗加(jia)工(gong)不同(tong)的(de)(de)是，半(ban)精加(jia)工(gong)更加(jia)注重(zhong)效率與質量的(de)(de)有(you)機協調(diao)。工(gong)件(jian)在經過半(ban)精加(jia)工(gong)以后，其表(biao)面應較為光滑且(qie)余量保(bao)持(chi)均勻。而(er)且(qie)這一過程的(de)(de)目的(de)(de)就是為精加(jia)工(gong)的(de)(de)開(kai)展奠定堅實的(de)(de)基礎(chu)，以期達(da)到次要表(biao)面加(jia)工(gong)的(de)(de)目標(biao)。需要注意的(de)(de)是，在實際的(de)(de)加(jia)工(gong)過程中，盡可能將零件(jian)表(biao)面多余的(de)(de)材料(liao)予以有(you)效地切除，確保(bao)加(jia)工(gong)零件(jian)的(de)(de)表(biao)面處于平(ping)整的(de)(de)狀態，最(zui)終滿足精準度的(de)(de)標(biao)準要求。
工(gong)(gong)件清角的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)，要(yao)(yao)求的(de)(de)并(bing)不是(shi)(shi)加(jia)(jia)工(gong)(gong)速度(du)，而是(shi)(shi)將(jiang)模(mo)具(ju)(ju)表面(mian)統一(yi)性以(yi)及協(xie)調性作(zuo)為重點。需要(yao)(yao)注意的(de)(de)是(shi)(shi)，工(gong)(gong)件清角加(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)就(jiu)是(shi)(shi)將(jiang)多余(yu)材(cai)料予以(yi)全面(mian)清除，為后期精加(jia)(jia)工(gong)(gong)操作(zuo)的(de)(de)開(kai)展(zhan)做出有效地鋪墊，進一(yi)步推動(dong)精加(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)全面(mian)開(kai)展(zhan)。若(ruo)將(jiang)直(zhi)(zhi)徑較小的(de)(de)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)應用在(zai)此過程中，很難一(yi)次完成切削作(zuo)業，所(suo)以(yi)要(yao)(yao)進行不低于(yu)兩(liang)次的(de)(de)切削加(jia)(jia)工(gong)(gong)，在(zai)滿足具(ju)(ju)體要(yao)(yao)求的(de)(de)情況下(xia)才能夠停止。但(dan)是(shi)(shi)，刀(dao)(dao)具(ju)(ju)直(zhi)(zhi)徑不應當超(chao)過精加(jia)(jia)工(gong)(gong)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)直(zhi)(zhi)徑。
精(jing)(jing)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝是最后一道加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝，要(yao)求(qiu)各零(ling)件尺寸(cun)精(jing)(jing)度、表面(mian)粗糙度與(yu)形狀精(jing)(jing)度等方面(mian)要(yao)符(fu)合圖紙要(yao)求(qiu)。通常來講，在精(jing)(jing)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)表面(mian)會預留(liu)特定余(yu)量，主要(yao)的(de)(de)目的(de)(de)就是確保切削(xue)的(de)(de)時候(hou)刀(dao)刃能夠處(chu)于平穩狀態，盡可能降低工(gong)(gong)件加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)誤(wu)差(cha)，確保表現效果(guo)達標(biao)。在精(jing)(jing)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)過(guo)程中，需選擇(ze)使用直徑(jing)較(jiao)小的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)刀(dao)具。最佳的(de)(de)精(jing)(jing)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)序如下：加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)外部輪廓→加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)凸(tu)起(qi)部位→加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)階梯(ti)面(mian)與(yu)自(zi)由型面(mian)→加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)凹(ao)陷→加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)其他(ta)的(de)(de)低輔助面(mian)。
在(zai)(zai)模(mo)具(ju)(ju)(ju)(ju)制造過程中，對(dui)于(yu)曲面(mian)(mian)(mian)類型(xing)芯(xin)、型(xing)腔(qiang)的(de)(de)(de)(de)高速(su)精加工(gong)，需(xu)(xu)要注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)內(nei)容具(ju)(ju)(ju)(ju)體表現(xian)(xian)在(zai)(zai)：切(qie)削(xue)的(de)(de)(de)(de)時候，需(xu)(xu)保(bao)證(zheng)(zheng)刀(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)與工(gong)件接觸點能(neng)夠跟隨(sui)加工(gong)表面(mian)(mian)(mian)所具(ju)(ju)(ju)(ju)備(bei)的(de)(de)(de)(de)曲面(mian)(mian)(mian)斜率(lv)以及(ji)選擇刀(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)半徑(jing)的(de)(de)(de)(de)轉變呈現(xian)(xian)出(chu)相對(dui)應的(de)(de)(de)(de)變化。若(ruo)所需(xu)(xu)加工(gong)模(mo)具(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)曲面(mian)(mian)(mian)具(ju)(ju)(ju)(ju)有(you)較強的(de)(de)(de)(de)復雜(za)性(xing)，必須保(bao)證(zheng)(zheng)能(neng)夠在(zai)(zai)一(yi)道工(gong)序當中一(yi)次性(xing)完(wan)成(cheng)，有(you)效(xiao)地減少下(xia)刀(dao)次數(shu)，將(jiang)模(mo)具(ju)(ju)(ju)(ju)表面(mian)(mian)(mian)進(jin)行(xing)有(you)效(xiao)地保(bao)存。除此(ci)之外，在(zai)(zai)切(qie)削(xue)的(de)(de)(de)(de)過程中，要確保(bao)刀(dao)具(ju)(ju)(ju)(ju)進(jin)給的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)以圓弧形呈現(xian)(xian)出(chu)來，使得切(qie)削(xue)面(mian)(mian)(mian)連(lian)續且流暢，具(ju)(ju)(ju)(ju)有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)平穩性(xing)特征(zheng)。最(zui)后，在(zai)(zai)實際(ji)加工(gong)的(de)(de)(de)(de)過程中，應盡可能(neng)規避加工(gong)停(ting)頓情(qing)況的(de)(de)(de)(de)發(fa)生，一(yi)旦停(ting)刀(dao)突然很容易導致(zhi)模(mo)具(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)(mian)出(chu)現(xian)(xian)微量(liang)的(de)(de)(de)(de)形變問題，最(zui)終對(dui)加工(gong)的(de)(de)(de)(de)精準(zhun)度(du)產生負面(mian)(mian)(mian)影響，甚至還(huan)會(hui)在(zai)(zai)停(ting)刀(dao)的(de)(de)(de)(de)位置(zhi)出(chu)現(xian)(xian)凹(ao)痕，進(jin)而影響其表面(mian)(mian)(mian)質量(liang)。
首先，可以(yi)借助加(jia)工(gong)仿真軟件對(dui)切(qie)(qie)(qie)削面面積進行準確地計(ji)算(suan)，同時還要對(dui)被切(qie)(qie)(qie)削材料切(qie)(qie)(qie)削率(lv)予(yu)以(yi)相應的(de)計(ji)算(suan)。只有(you)這樣(yang)，進行切(qie)(qie)(qie)削的(de)時候(hou)，才能夠確保刀具(ju)載(zai)荷以(yi)及磨損率(lv)始終處于平(ping)衡，在進一步強化加(jia)工(gong)質量的(de)同時盡(jin)可能降低刀具(ju)磨損幾率(lv)。
其(qi)次，數控銑床在實際切(qie)削中，刀(dao)具(ju)盡(jin)可能(neng)選擇(ze)斜(xie)向下刀(dao)切(qie)入或是切(qie)出(chu)方(fang)(fang)式(shi)進(jin)行。同時，對于加(jia)工模具(ju)型(xing)腔(qiang)同樣要有效地(di)規避垂直(zhi)地(di)切(qie)入與(yu)切(qie)出(chu)問題的發(fa)生。若(ruo)條件(jian)允許(xu)，盡(jin)可能(neng)選擇(ze)螺旋切(qie)削的方(fang)(fang)式(shi)如圖1所示(shi)，進(jin)而有效地(di)降低(di)刀(dao)具(ju)載(zai)荷量。
圖1 單刃螺紋銑刀桿
再次，若要求對(dui)大余量(liang)零(ling)件(jian)進行(xing)加工，應借助(zhu)攀爬式(shi)(shi)的方式(shi)(shi)。這種方式(shi)(shi)最突出的優勢就是可以實現切(qie)削力(li)的有(you)效降低，確(que)保切(qie)削硬化的程度(du)得(de)到(dao)適當地改善，實現切(qie)削產生(sheng)熱量(liang)的減少(shao)，確(que)保零(ling)件(jian)切(qie)削的實際質量(liang)得(de)以全面增強。
最后，數控銑床切削(xue)的(de)(de)時候，不要對刀具進(jin)給的(de)(de)方向進(jin)行(xing)突(tu)然地轉變，否則會直接影響切削(xue)的(de)(de)速度，最終使切削(xue)質(zhi)量明顯(xian)下降，并(bing)引發殘留亦或是過切的(de)(de)情(qing)況，嚴重的(de)(de)還會引發不可估量的(de)(de)安全(quan)事故。
對半精加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)的改進，切(qie)削間距與公差值十分重要(yao)。為(wei)確保(bao)切(qie)入穩定，必須嚴格遵循以(yi)上順序，盡可能規避對于(yu)刀(dao)具產生的損傷。另外，要(yao)確保(bao)切(qie)削的連續性，合(he)理安排好加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序，以(yi)免引發頻繁退刀(dao)亦或是換刀(dao)的情況(kuang)。
圖2 通用型數控(kong)銑床切削程序設計
工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面在(zai)半精加工(gong)(gong)的(de)(de)基礎上相(xiang)對均(jun)勻，然而，凹陷(xian)型面位置加工(gong)(gong)余量(liang)仍然較大。一旦加工(gong)(gong)的(de)(de)余量(liang)均(jun)勻性較差(cha)，必然會影響切削的(de)(de)穩定性，甚至會對加工(gong)(gong)的(de)(de)最后(hou)精度帶來直(zhi)接的(de)(de)影響。因(yin)此，必須安排合理的(de)(de)清角工(gong)(gong)序以(yi)切除(chu)多余材料(liao)。
精(jing)加工工藝對質量與精(jing)準(zhun)度的(de)要求很(hen)高，所以(yi)必(bi)須(xu)對切(qie)削程序予以(yi)優(you)化設計（如圖2），以(yi)免(mian)出現垂(chui)直(zhi)下(xia)刀與大量抬刀問(wen)題，盡可能規避損(sun)傷零件(jian)的(de)表面。另(ling)外，在精(jing)銑的(de)過程中，應(ying)采用(yong)順銑的(de)方式，以(yi)免(mian)出現滑行(xing)問(wen)題。對走刀路線(xian)的(de)選擇也(ye)應(ying)當(dang)高度重(zhong)視(shi)加工變形問(wen)題，如果(guo)有必(bi)要，盡量增加走刀的(de)次數(shu)。最(zui)重(zhong)要的(de)就是(shi)要保證走刀路線(xian)的(de)最(zui)優(you)化。
綜上所述，對于(yu)數控切削加(jia)工(gong)工(gong)藝而言，必須(xu)要(yao)嚴格遵循基本原則并關(guan)注細節內容(rong)，作為數控編程工(gong)作人員，必須(xu)保證切削方(fang)法與(yu)用(yong)量選擇的合理性(xing)，盡可能簡化工(gong)序，以實現工(gong)作效率與(yu)零件(jian)加(jia)工(gong)質量的全面提升。