双面零件的数控铣削工艺分析

王文庆

（广东技术师范大学，广东广州 510665）

0 引言

机械加工制造业行中，数控机床的使用已经越来越普遍，例如，用数控铣床，使用最快的时间，加工出符合图纸要求的零件，就能使企业在竞争中取得优势。而要在最短时间加工出符合要求的零件，就得取决于零件的加工工艺。合理的加工工艺，可以提高产品的质量和效率，缩短生产周期，保证加工精度，在生产过程中，通过观察比较，对加工工艺进行优化。

1 零件工艺分析（图1）

对于该零件的加工，得先考虑好首先加工哪个面，并且保证第二个面的装夹及加工不受影响。工件的正面最高点是一个小的平面，如果先加工正面，在反面装夹加工的时候，会因为工件与垫块的接触面积太小，不容易实现工件的平行装夹，从而会影响反面与正面的平行度。而先加工反面，第二次装夹加工正面时，就不会因为装夹的问题而影响到第二面的加工，因此首先加工反面。在反面加工时，考虑到第二次装夹的方便及对刀的准确性，要一次性加工好正反面之间的外形尺寸，工件正反面装夹都用台虎钳完成，只不过在第二面装夹加工时，得保护好已加工外形不被虎钳夹坏，并且不可对薄壁外形施加夹紧力，以免导致薄壁外形变形。工件加工前，考虑到加工效率和质量，需有合理的加工工艺、加工路径和最佳的切削参数，确保能用最少时间加工出符合要求的零件。

图1 零件三视图

2 零件加工工艺过程分析

零件的毛坯为（105×90×50）m 长方体，材料是45 号钢件，铣削性能好。该零件的加工，由于考虑到第二面加工时的装夹问题，要保证第一次加工后不能对第二面的加工有影响，如果先加工正面，在反面装夹时，因为正面顶端的平面太小，装夹时容易使工件倾斜从而导致正反面的平行度误差太大，所以先加工正面，并且在第二次装夹时，为了保证已加工表面不受损伤，在虎钳的夹紧面与工件表面之间垫一层薄铜片，防止夹伤已加工表面。

2.1 零件反面的加工工艺分析

在加工反面时，考虑到翻过来加工正面时的对刀问题，为了在加工第二面对刀比较容易，在加工反面时，外形铣削应铣到40 mm 零件要求的高度，这样反过来就不用再进行外形铣削了。对于反面的带有凹槽、薄壁及孔的加工，可先用2D 挖槽加工外形，铣出平面，平面挖槽加工薄壁槽，然后精修外形及底面，最后加工4 个孔。

2.2 零件正面的加工工艺分析

正面加工，从图1 中可看出，第二面装夹也是直接用虎钳就可以夹紧的，但因为外形在第一次装夹已加工好，如果虎钳直接夹紧该已加工表面，表面会被损坏，所以在第二面装夹时，可在虎钳与已加工好的表面之间垫软的材料，保证加工好的外形表面不受损坏。

正面是由一曲面凸台和一圆环弧槽组成，先对圆弧凸台进行加工，然后再对环形槽进行加工。为了提高效率，粗加工曲面凸台时，可以半径大一点的刀，尽可能快地提高效率，而对于环形槽，因为该槽圆弧半径为4 mm，选用半径＜4 mm 的刀具进行加工。

2.3 零件加工的重、难点分析

此双面零件的加工，考虑到装夹问题，为了避免装夹给零件造成损伤，先加工反面。而且在加工零件的反面时，外形铣削就铣到零件的要求高度40 mm，这样反过来加工正面时就不用再进行外形铣削了。但由于零件的外形已加工好，在加工第二面的时侯，不能直接在虎钳上装夹，得用一层软的材料来保护已加工表面，以防被夹伤。在装夹好零件后，为了对刀时容易，先通过面铣刀把零件铣到总高度为40 mm，然后通过用寻边器给反面分中对刀，确定零件反面的中心点，保证零件正反面的中心一致。

3 工艺方案分析

3.1 工艺过程

（1）用平口钳夹紧工件，面铣上平面，用Φ50 的面铣刀。

（2）零件的外形轮廓，用外形铣削加工，用Φ16 的铣刀。

（3）反面凹槽，用Φ16 的铣刀，通过2D 粗加工挖槽的方式加工。

（4）外形轮廓的精加工，通过外形铣削来实现。长方形槽和4个对称的扇形槽的精加工通过平面挖槽实现，用Φ10 的铣刀。

（5）用外形铣削的螺旋渐降式加工4 个孔，用Φ6 的立铣刀。

（6）反过来正面夹紧加工，铣上平面，用Φ50 的面铣刀。

（7）正面圆弧凸台的加工，使用曲面粗加工挖槽的加工方式，用Φ16 的立铣刀。

（8）曲面粗加工挖槽，环形圆弧槽，用Φ6 的立铣刀。

（9）平面挖槽，精加工凸台的底平面，用Φ20 的立铣刀。

（10）2D 扫描精加工圆弧凸台，用R5 的球刀。

（11）等高外形精加工环形圆弧槽，用R3 的球刀。

3.2 数控铣削工艺过程及工艺参数选择

（1）面铣：以毛坯的外形尺寸为串联基准，用Φ50 面铣刀铣平上表面，切削深度0.3 mm，进给率1200 mm/min，转速1500 r/min。

（2）外形铣削：以零件的外形轮廓（100×85）mm 为串联基准，用Φ16 铣刀，加工零件的外形轮廓，留0.2 mm 的余量，加工高度40 mm，层切深0.5 mm，进给率1000 mm/min，转速2000 r/min。

（3）外形铣削：以零件薄壁的外形轮廓为串联基准，用Φ16立铣刀通过外形铣削粗加工出零件的外形轮廓，采用平面多次铣削，分3 次走刀，避免一次铣削过多而损坏刀具，加工深度为10 mm，每一层切削深度0.5 mm，进给率1000 mm/min，转速2000 r/min。

（4）2D 挖槽粗加工：用平面挖槽粗加工内槽，分2 步加工，先加工深度为5 mm，用Φ16 铣刀，通过斜插方式下刀，每一层切削深度0.5 mm，进给率1000 mm/min，转速2000 r/min。

（5）2D 粗加工挖槽：用平面挖槽粗加工长方形槽和扇形槽，加工深度为5mm，用Φ12 铣刀，通过斜插方式下刀，每一层切削深度0.5 mm，进给800 mm/min，转速3000 r/min。

（6）外形铣削：以外形铣削的方式加工4 个Φ8 的孔，粗加工时，采用螺旋下降方式，深度为0.2 mm，用Φ6 立铣刀，进给1000 mm/min，转速800 r/min。

（7）外形铣削和2D 挖槽：以外形铣削方式精加工外形轮廓，凹槽底面的精加工以2D 挖槽方式，用Φ10 铣刀，进给率1200 mm/min，转速3500 r/min。

（8）面铣：倒装零件，零件外形不能直接跟虎钳接触，需用软料来辅助装夹，铣削平面，使零件高度达到图纸要求，用Φ63 面铣刀，进给1000 mm/min，转速130 0r/min。

（9）曲面粗加工挖槽：正面凸台通过曲面挖槽粗加工的方式加工，用Φ16 铣刀，以螺旋方式下刀，每一层切削深度0.5 mm，进给1000 mm/min，转速2000 r/min。

（10）曲面粗加工挖槽：曲面粗加工挖槽加工环形圆弧槽，螺旋下刀，用Φ6 立铣刀，进给800 mm/min，转速2000 r/min。

（11）2D 挖槽：用2D 挖槽精加工凸台底面，用Φ20 立铣刀，进给1000 mm/min，转速4500 r/min。

（12）2D 扫描：凸台曲面，由几个圆弧组成，等高外形和2D扫描加工相比，等高外形加工出来的零件，不仅用时多，而且表面精度也没有2D 扫描加工得高。因此用2D 扫描来加工，用R5球刀，切深0.3 mm，进给2000 mm/min，转速4500 r/min。

（13）等高外形：等高外形精加工环形圆弧槽，用R3 球刀，深度0.01 mm，进给800 mm/min，转速3000 r/min。

4 结束语

通过对正反双面零件的铣削加工工艺分析得知，使用合适的加工方式及合理的参数，可以提高零件的加工精度、提高生产效率，节约劳动成本。并且加工正反双面的零件，反面装夹对刀是重点关注对象，要保证正反面的中心不会出现偏差。而且第二面装夹要避免给零件造成的夹伤，这是加工时要特别注意的。