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1、信息技术 支架零件的数控铣削 肖调生1,邓 奕2,汪凯波1 (1 1 怀化职业技术学院,湖南 怀化 418008 21 湖南工程学院,湖南 湘潭 411100) 摘 要:论述了支架零件加工的工艺特点,介绍了运用MasterCAM进行数控铣削自动编程的方法 1 关键词:支架零件; 数控铣削; MasterCAM 中图分类号: TP391173; TH162 文献标识码: A 文章编号: 1671 - 9743 (2004) 02 - 0083 - 03 收稿日期: 2003 - 12 - 18 作者简介:肖调生(1965 - ) ,男,湖南洞口人,怀化职业技术学院高级讲师,硕士,主要研究机械制造
2、工艺与装备、 CAD/ CAM教学 1 复杂零件的加工在机械制造业中具有十分重要 的地位,本文以支架零件为例,分析了其工艺特点, 提出数控加工的工艺措施及运用MasterCAM软件进 行数控铣削加工的自动编程方法 1 1 零件的工艺分析与措施 支架零件如图1所示,材料为2A501 该零件的 加工轮廓由圆弧及直线构成,形状复杂,加工、检 验较为困难,除底平面采用普通铣削加工,其余部 位均需采用数控铣削加工1 ,21 该零件的尺寸公差为IT14 ,表面粗糙度均为 Ra613m ,加工精度较容易保证 1 但零件腹板厚度 只有2 mm ,且面积较大,加工时极易因振动影响壁 厚公差及表面粗糙度,应作为工
3、艺上考虑的重点; 零件在加工后各处厚薄尺寸相差悬殊,除扇形框外, 其余各处刚性较差,尤其是腹板两面切削余量相对 值较大,故该零件在铣削过程中及铣削后都将产生 较大变形 1 基于此,宜采用小直径铣刀加工,减少 切削力;安排粗、精加工及钳工矫形工序;加工顺 序安排:先铣加强筋,后铣腹板,最后铣外形及 70孔,以提高刚性,防止振动 1 该零件被加工轮廓表面的最大高度H = 41 - 2 = 39 mm ,该处的转接圆弧为R10 ,两者比值为 01256大于012 ,能满足铣削工艺性要求 1 全部圆角 为R10、R5、R115不统一,需采用多把不同圆角半 径的铣刀加工 1 工件腹板与扇形框周缘相接的底
4、圆角半径为 R10 ,采用底圆为R10带7 斜角的球头成型铣刀加 工,效率较高 1 筋板为定斜角 (7 )结构,高度由5 mm变化到41 mm ,而其顶端尺寸不变为315 mm , 造型时应根据角度和高度情况,正确绘制筋板与腹 板的交线 1 从安装定位方面考虑,由底面、 70孔(先 制成20H7的工艺孔) 及在毛坯右侧外形轴线处增 加一工艺凸耳作为定位基准,实现一面两孔定位 1 设计真空夹具,提高薄板件的装夹刚性,以减小装 夹与切削变形 1 2 确定工艺方案 211 确定装夹方案 在数控铣削加工工序中,选择底面、 70孔位 置上预制的20H7工艺孔以及工艺凸耳上的工艺孔 为定位基准,即一面两孔
5、定位 1 数控加工中使用的 真空夹具是通过真空泵将工件与夹具接面间的空气 抽出,形成真空,在大气压的作用下将工件夹紧在 夹具上 1 真空夹具适用于有较大定位平面或具有较 第23卷第2期 怀化学院学报 Vol1231No12 2 0 0 4年4月 JOURNAL OF HUAIHUA UNIVERSITY Apr1,2004 大可密封面积的工件,铣削时不易产生振动,尤其 适用于薄板件装夹 1 为保险起见,可在其周围准备 一些螺栓压板等机械式夹紧元件,必要时进行辅助 夹紧(图 2) 1 图1 支架零件简图 1 -支架 2 -工艺凸耳及定位孔 3 -真空夹具平台 4 -机床真空平台 图2 支架零件数
6、控铣削加工装夹示意图 212 加工工序设计、刀具及参数选择 编程原点XY方向为70孔轴线, Z方向为轴 线与底平面的交点 1 支架加工的工艺流程为: 准备毛坯:铸造,单 边留有5 mm余量 1 钳:划两侧宽度线 1 铣:铣两 侧宽度; 钳:划底面铣切线 1 铣:铣底平面 1 钳:矫平底平面,划轴线,制定位孔 1 数控粗铣, 粗铣腹板厚度、型面轮廓 : 1) 铣削筋板、扇形和框 架高度 ; 2) 粗铣腹板厚度 ; 3) 型面轮廓(铣到尺 寸 ) , 均采用20R5端铣刀,主轴转速1200 r/ min , 进 给速度200 mm/ min1 钳:矫平底面 1 数控精铣, 精铣腹板厚度、型面轮廓及
7、内外形 : 1) 铣型面轮廓 周边R5; 2)腹板厚度精铣削,两者采用20R5端铣 刀 ; 3) 扇形框内外形精加工,使用小头20成型铣 刀 ; 4)内孔 70 ,使用20端铣刀,以上主轴转速 1500 r/ min ,进给速度300 mm/ min; 5) R115清角, R115加长球头铣刀,主轴转速3000 r/ min ,进给速度 120 mm/ min1 铣:铣去工艺凸耳 1 钳:矫平底面, 表面光整,尖边倒角 1 表面处理 1 3 Mastercam9自动编程 MasterCAM9系统是由美国CNC Software公司开 发的最新版本CAD/ CAM软件,由于价格较低且功 能齐全
8、而为工业界广泛采用1MasterCAM9系统的Mill 制造模块可以生成和管理多种类型的数控加工操 作31 为减少零件变形,当零件数控粗加工结束, 钳工矫平底面后,最好再放置一个班时进行自然时 效,使内应力释放均匀 1 以下介绍支架零件精铣 工序 1 311 型面轮廓周边R5 , 以 20R5端铣刀采用外形 铣削方式加工 1 由于型面轮廓周边R5位置的高度不同,因此, 串联加工轮廓时必须按高度选择;此外,还要根据 方便走刀对轮廓形状进行修整处理,串联轮廓顺序 见如图3所示 1 加工轮廓周边圆角R5刀具路径,如 图4所示 1 312 腹板厚度加工,以20R5端铣刀采用挖槽方 式加工 1 腹板加工
9、辅助轮廓如图5粗线条所示,四副螺 栓压板位置移动到左右两边 1 腹板厚度加工刀具路 径,如图5所示 1 图3 串联加工轮廓 313 扇形框内外形精加工,以小头20成型铣刀采 用外形铣削方式加工扇顶部4 mm高度处的Contour parameters (轮廓参数) 选择中,受位置限制,没有 采用进/退刀向量,因此,刀具参数中Plunge (下刀 48怀化学院学报 2004年4月 图4 加工轮廓周边圆角R5刀具路径 图5 腹板厚度加工刀具路径 速度)取值1001 由于刀具有7 锥度, Z方向变化2 mm在XY方向有01246 mm的变化 1 因此,为使扇 高41 mm处线条光滑连接, XY st
10、ock to leave (XY方 向预留量)取012461 扇形框内外形精加工刀具路径 如图6所示 1 图6 扇形框内外形精加工刀具路径 314 孔70 ,以 20端铣刀采用外形铣削方式 加工 1 315 R115圆弧角,以R115加长球头铣刀采用外形 铣削方式加工1R115与R5及R10的过渡面由手工修 整完成 1 以上刀具路径设置完成后,按(Alt)+(O) 键,出现Operations Manager (操作管理器)对话框, 单击Select All (选择所有的操作 ) , 单击Verify (实 体切削仿真)命令,实体切削仿真如图7所示 1 图7 实体切削仿真 参考文献: 1许祥泰
11、,刘艳芳 1 数控加工实用技术M1 北京:机 械工业出版社, 2002111 2刘雄伟 1 数控加工理论与编程技术M1 北京:机械 工业出版社, 20001 3邓奕,苏先辉,肖调生 1MasterCAM数控加工技术M1 北京:清华大学出版社, 20041 The NC Milling of Trestle Component XIAO Tiao - sheng1, DENG Yi2, WANG Kai - bo1 (11Huaihua Vocational and Technical College , Huaihua , Hunan418008; 21Hunan Engineering College, Xiangtan , Hunan411100) Abstract : This paper presents the technical feature of trestle component milling , and introduces the automatic pro2 gramming method for NC milling operation with MasterCAM1 Key words : trestle component ; NC milling; MasterCAM 58第23卷第2期 肖调生,等:支架零件的数控铣削