根据数控铣削加工的特点,对零件图样进行工艺性分析时,应主要分析与考虑以下一些问题。
1.零件图样尺寸的正确标注
图1 零件尺寸公差带的调整
由于加工程序是以准确的坐标点来编制的,因此,各图形几何元素间的相互关系(如相切、相交、垂直和平行等)应明确,各种几何元素的条件要充分,应无引起矛盾的多余尺寸或者影响工序安排的封闭尺寸等。例如,零件在用同一把铣刀、同一个刀具半径补偿值编程加工时,由于零件轮廓各处尺寸公差带不同,如在图1中,就很难同时保证各处尺寸在尺寸公差范围内。这时一般采取的方法是:兼顾各处尺寸公差,在编程计算时,改变轮廓尺寸并移动公差带,改为对称公差,采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工,对图1中括号内的尺寸,其公差带均作了相应改变,计算与编程时用括号内尺寸来进行。
2.统一内壁圆弧的尺寸
加工轮廓上内壁圆弧的尺寸往往限制刀具的尺寸。
(1)内壁转接圆弧半径R
如图2所示,当工件的被加工轮廓高度H较小,内壁转接圆弧半径R较大时,则可采用刀具切削刃长度L较小,直径D较大的铣刀加工。这样,底面A的走刀次数较少,表面质量较好,因此,工艺性较好。反之如图3,铣削工艺性则较差。
通常,当R<0.2H时,则属工艺性较差。
图2 R较大时
图3 R较小时
(2)内壁与底面转接圆弧半径r
如图4,铣刀直径D一定时,工件的内壁与底面转接圆弧半径r越小,铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r也越大,铣刀端刃铣削平面的面积越大,则加工平面的能力越强,因而,铣削工艺性越好。反之,工艺性越差,如图5所示。
图4 r较小 图5 r较大
当底面铣削面积大,转接圆弧半径r也较大时,只能先用一把r较小的铣刀加工,再用符合要求r的刀具加工,分两次完成切削。
总之,一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性,影响着加工能力、加工质量和换刀次数等。因此,转接圆弧半径尺寸大小要力求合理,半径尺寸尽可能一致,至少要力求半径尺寸分组靠拢,以改善铣削工艺性。
3.保证基准统一的原则
有些工件需要在铣削完一面后,再重新安装铣削另一面,由于数控铣削时,不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀,因此,最好采用统一基准定位。
4.分析零件的变形情况
铣削工件在加工时的变形,将影响加工质量。这时,可采用常规方法如粗、精加工分开及对称去余量法等,也可采用热处理的方法,如对钢件进行调质处理,对铸铝件进行退火处理等。加工薄板时,切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动,使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度难以保证,这时,应考虑合适的工件装夹方式。
总之,加工工艺取决于产品零件的结构形状,尺寸和技术要求等。在下表中给出了改进零件结构提高工艺性的一些实例。
提高工艺性方法
结构
结果
改进前
改进后
铣 加 工
改进内壁形状
可采用较高刚性刀具
统一圆弧尺寸
减少刀具数和更换刀具次数,减少辅助时间
选择合适的圆弧半径R和r
提高生产效率
用两面对称结构
减少编程时间,简化编程
合理改进凸台分布
减少加工劳动量
改进结构形状
减少加工劳动量
减少加工劳动量
改进尺寸比例
可用较高刚度刀具加工,提高生产率
在加工和不加工表面间加入过渡
减少加工劳动量
改进零件几何形状
斜面筋代替阶梯筋,节约材料