盘类零件数控铣加工及其工艺分析

张建东

摘要：本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。

关键词：盘类零件;图纸分析;加工工艺;程序

盘类零件是一种常见的机械零件，在机械设备中主要起支承和连接作用。盘类零件主要由端面、内孔及外圆等组成，通常盘类零件直径大于其轴向尺寸，比如齿轮、法兰盘及轴承环等。盘类零件用于传递动力、转换方向或起轴向定位及密封等作用。为加强支承，盘类零件上常设有凸台、凹坑等，此外，为与其它零件连接，盘类零件上还常设有键槽和各种孔（光孔、沉孔、螺纹孔等）等结构。

1零件分析及软件选择

1.1零件分析

盘类零件的主要结构一般包括平面、外轮廓、凹槽及孔，加工过程中刀具更换频繁，且其尺寸精度、形状精度及表面光洁度等都有较高的要求。盘类零件是由多个端面、深孔、螺纹孔、曲面、沟槽、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件。其特点是零件基本形状呈盘形块状，零件表面汇集了多种典型表面。加工时，装夹次数一般较少，但所用刀具一般较多，编制程序较繁琐。加工前需要做好充分的准备，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序等，其前期的准备工作比较复杂。

1.2加工难点分析

盘类零件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据实际加工，利用数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且适合加工具有复杂轮廓、端面的零件等特点。

第一，零件的加工特点是由平面加工、孔加工、腔槽加工、轮廓加工、型面加工。

第二，要想做好零件对零件加工的精度要求就需要较高，再加上这是一个双面零件，需要重新对刀，以及换多把刀进行加工，这些都是存在误差的，从而会影响零件最后的质量问题，以及反面的加工需要倒角精度都需要相应的提高，只有提前做好合理的安排才能做出符合标准的零件。

2软件选择

UnigraphicsNX软件是一个Unigraphics NX是一款专业的3D CAD设计软件，适用于产品设计、工业设计等多个领域，软件将 CAD、CAM、CAE 和 CMM 编程应用程序全部集成在一个系统中，能够满足用户的各种需求。它拥有可靠的刀具路径模拟校验功能，可以模拟整个加工过程，不但能显示刀具，还能检测出刀具和加工零件的干涉、碰撞。真实反映出加工实际情况。

UnigraphicsNX软件提供多种后处理文件可以适应各种类型的数控系统，根据各类机床实际结构，编制专门的后置处理文件，编制的文件经过后处理后便可生成加工程序。并且UnigraphicsNX软件易学易用，适用于大多数人，因其价格适中，是中小型企業的理想选择。

本文所选零件比较复杂，加工难点有点大，使用UnigraphicsNX软件的仿真功能，可以降低出错率，提高生产效率、提高加工质量。

3加工工艺分析

3.1加工工序安排

（1）用φ32 mm铣刀粗铣，切深不得超过5mm，薄壁内可粗铣10mm深，注意各凸台之间及各凸台与薄壁之间由于空间的原因只能用φ20mm的立铣刀加工，所以在各凸台铣 至相应的深度时，换用φ20mm的立铣刀继续粗加工去量，然后用该刀精加工所有面，精加工四周凸台的轮廓部分及薄壁的内外面。在这里除了要合理选择在加工不同刀具的切屑用量，更主要的是能灵活运用数控系统中的旋转功能。

（2）首先用φ8mm球头铣刀对所有孔点窝。

（3）用φ11的转头钻周边4-φ11mm孔，钻中心φ12mm孔至φ11mm。

（4）用φ20mm的立铣刀扩铣中心φ36mm孔至φ20mm，再用φ32mm的立铣刀扩铣至φ32mm.然后再用φ20mm的立铣刀圆弧插补周铣至φ35.8mm。

（5）用φ12mm的涂层整体合金立铣刀精铣薄壁的内外面，对于该工件的闭合薄壁为了克服加工过成中让刀现象，所以先精铣其外面，然后用该刀精铣四周凸台的轮廓部分;扩中心孔φ12mm孔至尺寸要求;扩铣周边4-16mm深20mm ，孔至φ15.95mm。

（6）用φ25mm单刃粗镗刀，精镗中心φ（36）mm孔至尺寸。

（7）用φ8mm球头铣刀加工加工中心的球面。

3.2加工工艺分析

（1）在数控加工的整个过程中，经常会产生以下几种误差：

（2）近似计算误差：主要产生在加工列表曲线 曲面轮廓时 采用近似计算法所发生的逼近误差。

插补误差：这是由于用直线段或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。减少插补误差的方法是密化插补点，但这会增加程序数目，增加计算和编程的工作量。

（3）尺寸圆整误差：这是将计算尺寸换算成机床的误差当量时由于圆整化所产生的误差。数控机床能反映出的最小位移量是一个误差量，小于一个误差量的数据只能四舍五入，于是就产生了误差。

4机床加工结果

在机床上仿真模拟完成后，并没有发生太大的错误，有的只是参数的数值有点偏小或者偏大，之后进行修改并没有太大的错误，也减小了零件质量的误差，在所有步骤取保无误后就可以导入机床实现加工，加工出实体。

通过对盘类零件的工艺分析，合理制定了其加工的工艺过程，选择了合理的加工刀具及切削参数，合理的编制了盘类零件的数控程序，即提高了产品的加工质量和效率，又降低了工人的劳动强度。

参考文献：

[1]华楚生主编.机械制造技术基础.重庆大学出版社，2003.

[2]李益明主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1993.

[3]郑修本主编.机械加工工艺及夹具.机械工业出版社，2008.

[4]朱晓春主编.数控机床技术.机械工业出版社，2006.

[5]郑红主编 数控加工编程与操作[M] 北京：北京大学出版社 2005

[6]李超主编 数控加工实例[M] 辽宁：辽宁科学技术出版社2005.