在六合一隔板加工方案的改進(jìn)中，采用T型刀對(duì)隔板的小閉角側(cè)壁進(jìn)行對(duì)焊銑削，成功實(shí)現(xiàn)了隔板五軸變?nèi)S的加工方案，解放了車間五軸機(jī)床，提高了機(jī)床的利用效率，達(dá)到了降本增效的目的。

1前言

為了降本增效，車間工藝組開展了五軸變?nèi)S提高工藝效率的研究工作，其中最典型的是某型膜片零件的工藝改進(jìn)。改進(jìn)前，車間在加工六合一隔板零件時(shí)，采用傳統(tǒng)的工藝方案——五軸數(shù)控機(jī)床一次性加工成型。但這種加工模式使得五軸機(jī)床占用率高，耗時(shí)長(zhǎng)，平均每加工一個(gè)板件需要兩天。除了加工時(shí)間長(zhǎng)，還有其他問題，最主要的是整板零件偶爾變形，測(cè)量不合格，鉗工打磨工作量大。

究其原因，一方面是六合一套零件的來料過大，長(zhǎng)寬約1.2m×0.5m，厚度約31mm。五軸數(shù)控機(jī)床在加工過程中沒有有效釋放應(yīng)力，而是一直銑削，直到零件加工完畢。完成后材料應(yīng)力和加工應(yīng)力不同程度釋放，導(dǎo)致零件局部變形，測(cè)量不合格；另一方面，車間常用的硬質(zhì)合金銑刀并沒有一個(gè)理論上的完全傾斜角，即底角R0模式。在實(shí)際操作中，銑刀的底角會(huì)有一定的R角。除非把墊板切下來，否則無論是五軸數(shù)控?cái)[銑還是定角線銑，都會(huì)在被加工零件的底部輪廓周圍產(chǎn)生一圈約0.2mm的切削殘余，增加鉗工的磨削工作量，延誤零件的生產(chǎn)周期，影響交貨[1-3]。

綜上所述，需要對(duì)六合一隔板零件的工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，主要是使用T型刀，將最初的五軸加工方案改為三軸數(shù)控加工方案，并進(jìn)行首件試切和測(cè)量。

2組件結(jié)構(gòu)和流程分析

圖1示出了分隔部件的三維實(shí)體。該零件的腹板和側(cè)壁的壁厚為1.2毫米，肋高為18毫米。從頂上看，隔墻為外開內(nèi)閉，內(nèi)壁與腹板垂直面的夾角約為8°，是典型的小閉角側(cè)墻。其他結(jié)構(gòu)特征可見，是典型的薄壁框板零件。

圖2顯示了六合一隔板零件的研磨過程。傳統(tǒng)的工藝方案是五軸數(shù)控機(jī)床加工一次成型，現(xiàn)在改為三軸數(shù)控加工工藝方案。關(guān)鍵是用T型刀完成小閉角側(cè)壁的銑削，其他結(jié)構(gòu)可以用三軸數(shù)控機(jī)床正常加工。

T形刀的應(yīng)用及試切

圖3顯示了六合一隔膜的整體加工流程。通過這個(gè)加工流程，不難發(fā)現(xiàn)，整組零件的加工首先是安排開框板的型腔面(見圖3，工位1)，其次是整個(gè)零件翻面后，對(duì)反面(即零件底面，見圖3，工位2)進(jìn)行粗化和精加工，最后是整個(gè)零件再次翻面加工框板的型腔面(見圖3，工位3)。1.工位主要是粗加工，去除了大量的毛坯余量，使整個(gè)零件的應(yīng)力在粗加工時(shí)得到充分釋放，零件在后續(xù)精加工時(shí)的變形得到減緩；工位2是普通工位中粗加工和精加工零件的底面；工位3是在應(yīng)力釋放后對(duì)框架板的型腔表面進(jìn)行精加工。此時(shí)，由于材料的殘余應(yīng)力和粗加工時(shí)的加工應(yīng)力得到一定程度的釋放，精加工起來得心應(yīng)手，減少了傳統(tǒng)五軸數(shù)控機(jī)床的變形。

使用T刀編程時(shí)，主要有兩種編程模式，一種是Z向模式，一種是多軸模式。本文對(duì)上述兩種編程模式進(jìn)行了介紹和比較。

圖4顯示了銑削封閉角側(cè)壁時(shí)，Z層編程模式下T型刀的刀具軌跡。Z-Level模式可以直接設(shè)置所需T型刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)，刀具結(jié)構(gòu)直觀易懂(見圖4a)。考慮到隔板零件側(cè)壁薄1.2mm，加工剛性較弱，需要采用同方向逐層銑削，使加工出的側(cè)壁刀軌整齊，零件表面質(zhì)量?jī)?yōu)良，光澤度極強(qiáng)。因此，對(duì)于分區(qū)零件的工藝方案的優(yōu)化和改進(jìn)，首選Z級(jí)模式。

a)帶球頭的T形刀

b)刀具路徑

圖5顯示了T形刀具在多軸模式下銑削封閉角側(cè)壁時(shí)的刀具軌跡。在此模式下，不能直接設(shè)置T型刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)，但可以近似構(gòu)造出半球形頭的T型刀(見圖5a)。該編程命令可以實(shí)現(xiàn)單向/之字形(同向/往返方向)的刀具進(jìn)給，銑削效率比較高，但主要適用于加工結(jié)構(gòu)剛性好、側(cè)壁厚的零件。因此，這種優(yōu)化的工藝方案不適合多軸模式。

a)半球形頭的T形刀

b)刀具路徑

Z向和多軸編程模式的優(yōu)缺點(diǎn)及切削參數(shù)對(duì)比如表1所示。

編程模式

特性

好與壞

適應(yīng)性

切割參數(shù)

z電平

t型刀結(jié)構(gòu)直觀明了，分層銑削時(shí)一般需要抬刀，通常采用單向方式。

刀具軌跡表面紋理整齊，光澤度強(qiáng)，表面質(zhì)量好，表面粗糙度值Ra為1.6 ~ 3.2 mm。

主要用于側(cè)壁薄、剛性弱的結(jié)構(gòu)特征。

主軸轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘

進(jìn)給速度為400 ~ 500mm/min。

背刀量為0.3mm

t型刀結(jié)構(gòu)類似半球，分層銑削時(shí)一般不需要抬刀，可以采用單向/之字形方式。

表面的刀軌紋路比較整齊，表面質(zhì)量好，表面粗糙度值Ra = 3.2mm。

主要用于側(cè)壁厚、剛性弱的結(jié)構(gòu)特征。

主軸轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分鐘

進(jìn)給速度為400 ~ 500mm/min。

背刀量為0.2毫米

三軸數(shù)控工藝方案優(yōu)化改進(jìn)完成后，首件投入試切。圖6示出了優(yōu)化處理后部件的狀態(tài)。第一個(gè)試切件送去測(cè)量后，表示測(cè)量合格。至此，整個(gè)六合一隔板零件的五軸轉(zhuǎn)三軸數(shù)控加工方案的優(yōu)化改進(jìn)工作已經(jīng)完成，T型刀得到了充分的應(yīng)用。

4結(jié)束語

自提高五軸轉(zhuǎn)三軸加工效率的研究以來，T形刀具已廣泛應(yīng)用于某些零件的工藝改進(jìn)中，并取得了理想的加工效果。既解放了公司的五軸機(jī)床，縮短了五軸機(jī)床的占用時(shí)間，又合理協(xié)調(diào)了車間的機(jī)床資源，達(dá)到了降本增效的目的。更何況這種零件工藝改進(jìn)技術(shù)已經(jīng)沉淀推廣，可以為類似情況提供借鑒。