橡胶筛板模具数控加工工艺研究

薛 彪，王国俊

（太原工业学院工程训练中心，山西 太原 030008）

引言

橡胶筛板模具材料为45 钢，调质处理，尺寸380 mm×410 mm×50 mm，中间凸块有5°锥角、均布（如图1 所示）。

图1 零件图

1 采用设备及参数

立式加工中心（FVP-1000A）；系统为FANUCSeries Oi-MD；电源电压为380 V；质量为4 950 kg；最高转速为10 000 r/min；空压源为0.6～0.8 MPa。

2 坐标系

2.1 坐标系分类

如图2 所示，坐标系分为三种，分别为绝对坐标系、相对坐标系以及机械坐标系。其中绝对坐标系为工件坐标系，由G54-G59 来设定；相对坐标系又叫局部坐标系，可以随时清零使用；机械坐标系是机床自身的坐标系，坐标零点在出厂已经设好，不可以随意改变。

图2 坐标显示界面

2.2 坐标系设定

在三类坐标中工件坐标系是需要进行设定的，也就是需要将工件坐标系零点坐标所对应的机械坐标系的坐标值输入到对应的G54-G59 工件坐标中，这一过程称为对刀。

3 产品加工工艺分析

3.1 工序一

在这里用软件划上具体装卡样式，加工内容，装卡方式。如图3 所示，图中1、2、3 均为待加工平面。

图3 铣上平面和Y 向2 条边

3.2 工序二

工件翻转180°，回转90°，铣下表面和另外2条边。

3.3 工序三

铣立体图上的下沉面在加工完六个面的毛坯上开始加工两侧下沉面及两个通孔。

3.4 工序四

加工凸台槽沟。

3.5 工序五

凸台成型如图4 所示。

图4 加工成形后的零件

4 切削用量三要素

切削用量是指切削速度vc、进给量f（或进给速度vf）、背吃刀量ap三者的总称，也称为切削用量三要素。

1）切削速度vc是指刀具切削刃上选定点相对于工件待加工表面在主运动方切削用量的瞬时速度，单位为m/min。

2）进给量f 在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内），刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移，单位mm/s。

3）背吃刀量（切削深度）ap待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，单位mm。

5 装卡工件

5.1 工序一、二找正

将工件先用三副压板压在机床上（不能压实）将百分表吸附在机床主轴上，调节手轮，使百分表碰头接触到待测表面，调手轮，使工件轻压百分表，待大针刻度转过半圈时停止，调手轮，使机床作平行与X轴或Y 轴的运动，观察百分表刻度，若工件有倾斜，适当敲打工件，当百分表指针跳动在0.01 以内时，稍微旋紧一下压板，再用百分表测倾斜度，调节工件，当指针跳动在合理范围内时，旋紧压板。

重复以上步骤，直至三块压板全部压紧，最后把最后一副压板压紧。

5.2 工序三找正分中

自由式虎钳夹装下的工件的找正如图5 所示。

图5 工件找正图

1）使用百分表精确找正。校正时，将磁性表座吸在铣床主轴部分，安装百分表，使表的测量杆与待测工件表面垂直。

2）测量触头触到工件3 表面，压缩杆缩进0.3 mm 左右，移动工作台，使得触头在工件表面移动。

3）观察百分表读数，调整自由式虎钳，使得百分表的指针在0.01 mm 范围内波动。

4）调整自由式虎钳需要注意：先用较小的力使得三个虎钳与工件接触；调整其中的一个，使百分表的指针在0.01 mm 范围波动；当百分表的指针波动很小时，给四个虎钳相同大小的预紧力；再次重复之前的找正步骤，使得工件装夹紧的时候百分表依旧在0.01 mm 范围波动。

5）用百分表找中：将百分表吸在主轴上，让百分表处于接近水平位置，将百分表下降至需要校准的精基准平面；通过手轮移动工作台X 轴方向，同时手动转动主轴，使百分表的尾端扫除一个圆弧，百分表最大值达到50 丝，清零坐标；移动工作台，以同样的方法使得百分表在与之前平行的平面接触且刻度达到和之前一样的数值。即中点坐标即为现在X 轴坐标的一半。

如图6 所示，图中的圆环即为百分表的触头扫出的圆弧轨迹。

图6 工件分中图

6 选刀

6.1 加工平面

加工平面，从精度和效率方面考虑，选用可换刀片铣刀盘（如图7 所示）。刀具直径为50 mm；主轴转速为900 r/min；切削进给速度为300 mm/min；背吃刀量为1 mm。

图7 铣刀盘

6.2 粗加工两端面

粗加工两端面，选用方肩铣刀（如图8 所示）。刀具直径为32 mm；主轴转速为900 r/min；切削进给速度为300 mm/min；背吃刀量为1.5 mm。

图8 方肩铣刀加工图

6.3 顺铣和逆铣的优缺点

1）顺铣。铣刀的旋转方向和工件的进给方向相同。顺铣的范围：当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣。优点：零件表面的质量好，刀齿磨损小。

2）逆铣。铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反。逆铣的范围：当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时多选用逆铣。优点：刀齿是从已加工表面切入，不会崩刀；机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。

一般应尽量采用顺铣法加工，以提高被加工零件表面的光洁度，保证尺寸精度。但是在切削面上有硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，应采用逆铣法。在毛坯状态下应当选择逆铣。

6.4 精铣两端面选用整体立铣刀

精铣两端面选用整体立铣刀。刀具直径为18mm；主轴转速为900 r/min；切削进给为手动；背吃刀量为30 mm。

6.5 加工凸台

1）粗开10mm槽16mm深度。刀具直径为10mm；主轴转速为900 r/min；切削进给速度为300 mm/min；背吃刀量为1 mm。

2）粗开6 mm 槽16 mm 深度。刀具直径为6 mm；主轴转速为900 r/min；切削进给速度为300 mm/min；背吃刀量为1 mm。

3）粗铣凸台成形。刀具直径为6 mm；主轴转速为2 000 r/min；切削进给速度为300 mm/min；背吃刀量为2 mm。

4）精铣凸台成形。刀具直径为6 mm；主轴转速为2 000 r/min；切削进给速度为300 mm/min；背吃刀量为2 mm。

7 结语

通过对橡胶筛板模具数控加工工艺的详细介绍，详细说明了如何卡装工件、如何对刀、如何对中、如何选刀、如何对CAD 绘制的模具三维图的模拟加工验证，减少了加工出错几率，体现了加工中心在现代加工中的重要作用和显著效果。