加工模具零件的数控铣工艺改进

丁力

摘 要：误差大是用数控铣床加工模具零件时比较难以解决的问题，该文通过对这一问题的工艺分析，对使用数控铣床加工模具零件过程中需要注意的事项和相应的处理方法进行详细的描述，旨在提高加工效率的同时又能保证模具零件的表面粗糙度和加工精度。

关键词：数控铣 模具零件 精度 工艺 精度

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0060-02

我国的机械加工业正处于高速发展阶段，如今各个行业对于数控机床的应用也比较广泛。如模具、汽车、航空、航天、机械、电子、家电等众多领域。数控机床有效地解决了形状复杂零件的加工，同时实现了加工自动化，很大程度上提高了生产效率，降低了加工成本。但数控机床的加工仍然存在一些难以解决的问题。例如在加工图1所示零件时，模具零件带有斜面，结构尺寸如图，机床为XK7132，工件的材料为：2A12。刀具参数：主轴速度为n=1500 r/min，进给量为f=200 mm/min，立铣刀的直径为Φ14 mm。零件的精度通过机床本身、刀具以及程序控制。但加工后对零件进行测量，其斜面的角度为60°20，和设计要求的60±4相比，误差较大。同时零件斜面的表面粗糙度也不能达到满意，测试结果为Ra12.5 μm，而且两斜面之间的圆弧处存在明显的条纹。反复加工过程，确定工件定位、加工程序、加工精度等环节都没问题，但仍然不能解决上述问题。因此，该文对实际加工中应该注意的事项以及如何提高加工精度和保证零件的表面粗糙度进行了详细的分析。

1 加工工艺分析

通过选取不同的立铣刀，比较建工过程中刀具和所加工零件斜面的接触情况，通过比较对数控铣床加工斜面零件进行进一步的探讨。

1.1 倒角立铣刀加工方法

刀具加工参数：主轴速度1200 r/min；进给量100 mm/min；平头立铣刀直径Φ14 mm；刀尖倒角β=30 °。由图2可知，用此方法加工，其加工表面残留除了图中的ABC，还多出了因刀具被倒掉部分所形成的残留部分AHG、CEF，因此零件的表面残留部分增加，理想面和谷G的距离为GJ，但是在处理时要以E，G为基准点，也就是说在处理掉E，G之间的残留量后理想面和所得表面之间仍会有GJ的距离，所以得到的工件尺寸会存在较大的误差。如果在此基础上继续加工，则没有基准线，这种情况下很难加工出符合设计尺寸的零件。

1.2 不倒角立铣刀加工方法

刀具加工参数：主轴速度1200 r/min；进给量100 mm/min；立铣刀直径Φ14 mm；刀尖半径为R=0。为了更好地分析加工精度情况，在理论上将刀具与斜面的接触情况理想化如图3所示每两刀之间，沿斜面的峰B与谷A之间高度为BD，加工表面残留量为ABC部分，通过精加工工序可去掉残留量，即可得到要求的尺寸。如果在刀具加工参数设置中，减小加工的增量值，可以得到更小的BD，使表面残留量减少，降低精加工的难度。然而实际加工时会增加加工程序，增加但实际加工时间，从而降低工作效率。因此不倒角的立铣刀加工方法只是在理论上可行，实际加工时铣刀的倒角不可能为零，如果刀尖不倒角那么刀具的强度和刚性都会下降，导致在加工时刀具容易磨损、崩刃，相应的加工出来的零件表面粗糙度也会不理想，因此，实际加工不会使用不倒角的铣刀。

2 工艺解决方法

2.1 倒角立铣刀改进加工质量

上述分析表明如果能够采用不倒角铣刀则可保证加工质量最佳，要想得到理想斜面，只要在铣削后精加工处理掉斜面表面的刀痕即可，但这种方法容易磨损刀具甚至崩刃，因此在实际加工中一般不采用不倒角立铣刀。利用倒角立铣刀加工来提高加工质量，保证加工尺寸精度和表面粗糙度的方法有以下几种。

2.2 改变加工方式

（1）加工时，应该保持刀具在斜面上运动的平稳性，不应该突然变化刀具的运动方向，在斜面和斜面间的圆弧处应该减小铣削的给进速度。刀具和零件的斜面刚接触时，后刀面和零件有比较大的摩擦力，这种情况容易造成刀具共振，刀具运行到斜面之间的圆弧处时，切入角和铣削长度都会随之增加，铣时切削厚度变薄，由于铣刀的弹性形变会造成让刀现象，而逆铣时与铣情况相反，由于铣刀的弹性形变会引起刀具共振，造成过切现象。

（2）切削量的选择在模具加工中至关重要，切削量选择是否合适直接影响零件加工的质量，因此，模具的加工中，如果能够选择好切削量和切削速度，就能够保证加工出理想的加工表面。对于切削量的选择，通常如果刚度允许，则可设定切削深度与零件的加工深度相等，这样对减少走刀的次数有很好的作用。

（3）合理设置刀具路径。在选择铣刀的加工路径时，要确定保证零件的加工精度和表面粗糙度，同时也要减少走刀的路线，减少空刀。如图4所示，在零件斜面相邻的两行切刀路间采用一定半径的圆弧过渡，在软件所提供的刀路光顺化设置后，相邻行切刀路中的行间移刀中增加一定半径的圆弧过渡（图4中②处所示），另外经过一定的设置，在图4中①处增加一定的半径圆弧过渡。这样可避免了两次走刀之间的突然转弯现象，从而使铣刀很自然地移到下一加工路线。如果加工斜面等高时，也可以采用增加一定半径的圆弧过渡的方法。如图5中②处所示，在模具两层间的增加一定半径的圆弧过渡既有效的解决了刀路平滑的要求，又符合螺旋下刀减少切削阻力的问题，刀具的磨损明显减少。另外如图5中①处所示，增加一定半径的圆弧过渡使切入、切出工件时也是沿着零件切线方向切入切出，这样可以提高零件的加工质量。

（4）对模具内斜面加工时，不能应用垂直下刀的方式，要采取螺旋进刀。垂直下刀，切削速度会降低，因此铣刀和模具之间的切削力增加，这样会加速刀具的磨损，加工过程中会造成加工表面的粗糙度增加。选用螺旋进刀的方式则可以有效的预防此种情况的发生。如图6中①处所示，当采取螺旋进刀的方式切入零件时，还应该设定一个合理的螺旋直径范围，这样当螺旋直径小于设定范围时，系统会自动减小螺旋直径，直至能够下刀（图6中②处）。同时螺旋直径范围不能太小，如果螺旋直径过小，那就相当于垂直下刀了，这种情况下可以采取斜坡下刀的方式，加工时要可虑斜坡下刀的次数，最好一个斜坡下刀完成，因为反复的斜坡加工会引起强烈的振动，导致加工表面有刀痕，严重时可能导致刀具磨损或者断刀。因此，在加工带曲面的模具时，要做到合理选择加工方式。当精加工时，如果刀具两行间距太小时，即使增加一定半径的圆弧过渡也可能因为过渡圆弧直径太小而近似为直线过渡，此时要使用图6中③处所示的摆线进给这样的加工方式，以增加相互两刀之间的间距，从而保证加工的质量。

3 结语

该文通过对数控机床加工斜面模具零件时尺寸误差较大，并且斜面与斜面之间的圆弧处的加工表面有明显的加工痕迹，粗糙度过大的情况进行了详细的分析和总结。通过分析加工工艺，提出了行之有效的解决方案以及在加工过程中需要注意的事项。总结具体工艺选用合理的倒角立铣刀，加工时采取顺铣的方法，相邻的斜面加工采用相应半径圆弧过渡，下刀方式使用螺旋下刀，这样不仅提高了零件加工的精度而且保证了加工表面有更好地表面粗糙度。通过数次实际生产，表明本方法对于提高零件的加工精度和降低表面粗糙度都有着明显的改善效果，同时还能够提高生产效率降低成本，值得在成产中推广。endprint

摘 要：误差大是用数控铣床加工模具零件时比较难以解决的问题，该文通过对这一问题的工艺分析，对使用数控铣床加工模具零件过程中需要注意的事项和相应的处理方法进行详细的描述，旨在提高加工效率的同时又能保证模具零件的表面粗糙度和加工精度。

关键词：数控铣 模具零件 精度 工艺 精度

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0060-02

我国的机械加工业正处于高速发展阶段，如今各个行业对于数控机床的应用也比较广泛。如模具、汽车、航空、航天、机械、电子、家电等众多领域。数控机床有效地解决了形状复杂零件的加工，同时实现了加工自动化，很大程度上提高了生产效率，降低了加工成本。但数控机床的加工仍然存在一些难以解决的问题。例如在加工图1所示零件时，模具零件带有斜面，结构尺寸如图，机床为XK7132，工件的材料为：2A12。刀具参数：主轴速度为n=1500 r/min，进给量为f=200 mm/min，立铣刀的直径为Φ14 mm。零件的精度通过机床本身、刀具以及程序控制。但加工后对零件进行测量，其斜面的角度为60°20，和设计要求的60±4相比，误差较大。同时零件斜面的表面粗糙度也不能达到满意，测试结果为Ra12.5 μm，而且两斜面之间的圆弧处存在明显的条纹。反复加工过程，确定工件定位、加工程序、加工精度等环节都没问题，但仍然不能解决上述问题。因此，该文对实际加工中应该注意的事项以及如何提高加工精度和保证零件的表面粗糙度进行了详细的分析。

1 加工工艺分析

通过选取不同的立铣刀，比较建工过程中刀具和所加工零件斜面的接触情况，通过比较对数控铣床加工斜面零件进行进一步的探讨。

1.1 倒角立铣刀加工方法

刀具加工参数：主轴速度1200 r/min；进给量100 mm/min；平头立铣刀直径Φ14 mm；刀尖倒角β=30 °。由图2可知，用此方法加工，其加工表面残留除了图中的ABC，还多出了因刀具被倒掉部分所形成的残留部分AHG、CEF，因此零件的表面残留部分增加，理想面和谷G的距离为GJ，但是在处理时要以E，G为基准点，也就是说在处理掉E，G之间的残留量后理想面和所得表面之间仍会有GJ的距离，所以得到的工件尺寸会存在较大的误差。如果在此基础上继续加工，则没有基准线，这种情况下很难加工出符合设计尺寸的零件。

1.2 不倒角立铣刀加工方法

刀具加工参数：主轴速度1200 r/min；进给量100 mm/min；立铣刀直径Φ14 mm；刀尖半径为R=0。为了更好地分析加工精度情况，在理论上将刀具与斜面的接触情况理想化如图3所示每两刀之间，沿斜面的峰B与谷A之间高度为BD，加工表面残留量为ABC部分，通过精加工工序可去掉残留量，即可得到要求的尺寸。如果在刀具加工参数设置中，减小加工的增量值，可以得到更小的BD，使表面残留量减少，降低精加工的难度。然而实际加工时会增加加工程序，增加但实际加工时间，从而降低工作效率。因此不倒角的立铣刀加工方法只是在理论上可行，实际加工时铣刀的倒角不可能为零，如果刀尖不倒角那么刀具的强度和刚性都会下降，导致在加工时刀具容易磨损、崩刃，相应的加工出来的零件表面粗糙度也会不理想，因此，实际加工不会使用不倒角的铣刀。

2 工艺解决方法

2.1 倒角立铣刀改进加工质量

上述分析表明如果能够采用不倒角铣刀则可保证加工质量最佳，要想得到理想斜面，只要在铣削后精加工处理掉斜面表面的刀痕即可，但这种方法容易磨损刀具甚至崩刃，因此在实际加工中一般不采用不倒角立铣刀。利用倒角立铣刀加工来提高加工质量，保证加工尺寸精度和表面粗糙度的方法有以下几种。

2.2 改变加工方式

（1）加工时，应该保持刀具在斜面上运动的平稳性，不应该突然变化刀具的运动方向，在斜面和斜面间的圆弧处应该减小铣削的给进速度。刀具和零件的斜面刚接触时，后刀面和零件有比较大的摩擦力，这种情况容易造成刀具共振，刀具运行到斜面之间的圆弧处时，切入角和铣削长度都会随之增加，铣时切削厚度变薄，由于铣刀的弹性形变会造成让刀现象，而逆铣时与铣情况相反，由于铣刀的弹性形变会引起刀具共振，造成过切现象。

（2）切削量的选择在模具加工中至关重要，切削量选择是否合适直接影响零件加工的质量，因此，模具的加工中，如果能够选择好切削量和切削速度，就能够保证加工出理想的加工表面。对于切削量的选择，通常如果刚度允许，则可设定切削深度与零件的加工深度相等，这样对减少走刀的次数有很好的作用。

（3）合理设置刀具路径。在选择铣刀的加工路径时，要确定保证零件的加工精度和表面粗糙度，同时也要减少走刀的路线，减少空刀。如图4所示，在零件斜面相邻的两行切刀路间采用一定半径的圆弧过渡，在软件所提供的刀路光顺化设置后，相邻行切刀路中的行间移刀中增加一定半径的圆弧过渡（图4中②处所示），另外经过一定的设置，在图4中①处增加一定的半径圆弧过渡。这样可避免了两次走刀之间的突然转弯现象，从而使铣刀很自然地移到下一加工路线。如果加工斜面等高时，也可以采用增加一定半径的圆弧过渡的方法。如图5中②处所示，在模具两层间的增加一定半径的圆弧过渡既有效的解决了刀路平滑的要求，又符合螺旋下刀减少切削阻力的问题，刀具的磨损明显减少。另外如图5中①处所示，增加一定半径的圆弧过渡使切入、切出工件时也是沿着零件切线方向切入切出，这样可以提高零件的加工质量。

（4）对模具内斜面加工时，不能应用垂直下刀的方式，要采取螺旋进刀。垂直下刀，切削速度会降低，因此铣刀和模具之间的切削力增加，这样会加速刀具的磨损，加工过程中会造成加工表面的粗糙度增加。选用螺旋进刀的方式则可以有效的预防此种情况的发生。如图6中①处所示，当采取螺旋进刀的方式切入零件时，还应该设定一个合理的螺旋直径范围，这样当螺旋直径小于设定范围时，系统会自动减小螺旋直径，直至能够下刀（图6中②处）。同时螺旋直径范围不能太小，如果螺旋直径过小，那就相当于垂直下刀了，这种情况下可以采取斜坡下刀的方式，加工时要可虑斜坡下刀的次数，最好一个斜坡下刀完成，因为反复的斜坡加工会引起强烈的振动，导致加工表面有刀痕，严重时可能导致刀具磨损或者断刀。因此，在加工带曲面的模具时，要做到合理选择加工方式。当精加工时，如果刀具两行间距太小时，即使增加一定半径的圆弧过渡也可能因为过渡圆弧直径太小而近似为直线过渡，此时要使用图6中③处所示的摆线进给这样的加工方式，以增加相互两刀之间的间距，从而保证加工的质量。

3 结语

该文通过对数控机床加工斜面模具零件时尺寸误差较大，并且斜面与斜面之间的圆弧处的加工表面有明显的加工痕迹，粗糙度过大的情况进行了详细的分析和总结。通过分析加工工艺，提出了行之有效的解决方案以及在加工过程中需要注意的事项。总结具体工艺选用合理的倒角立铣刀，加工时采取顺铣的方法，相邻的斜面加工采用相应半径圆弧过渡，下刀方式使用螺旋下刀，这样不仅提高了零件加工的精度而且保证了加工表面有更好地表面粗糙度。通过数次实际生产，表明本方法对于提高零件的加工精度和降低表面粗糙度都有着明显的改善效果，同时还能够提高生产效率降低成本，值得在成产中推广。endprint

摘 要：误差大是用数控铣床加工模具零件时比较难以解决的问题，该文通过对这一问题的工艺分析，对使用数控铣床加工模具零件过程中需要注意的事项和相应的处理方法进行详细的描述，旨在提高加工效率的同时又能保证模具零件的表面粗糙度和加工精度。

关键词：数控铣 模具零件 精度 工艺 精度

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0060-02

我国的机械加工业正处于高速发展阶段，如今各个行业对于数控机床的应用也比较广泛。如模具、汽车、航空、航天、机械、电子、家电等众多领域。数控机床有效地解决了形状复杂零件的加工，同时实现了加工自动化，很大程度上提高了生产效率，降低了加工成本。但数控机床的加工仍然存在一些难以解决的问题。例如在加工图1所示零件时，模具零件带有斜面，结构尺寸如图，机床为XK7132，工件的材料为：2A12。刀具参数：主轴速度为n=1500 r/min，进给量为f=200 mm/min，立铣刀的直径为Φ14 mm。零件的精度通过机床本身、刀具以及程序控制。但加工后对零件进行测量，其斜面的角度为60°20，和设计要求的60±4相比，误差较大。同时零件斜面的表面粗糙度也不能达到满意，测试结果为Ra12.5 μm，而且两斜面之间的圆弧处存在明显的条纹。反复加工过程，确定工件定位、加工程序、加工精度等环节都没问题，但仍然不能解决上述问题。因此，该文对实际加工中应该注意的事项以及如何提高加工精度和保证零件的表面粗糙度进行了详细的分析。

1 加工工艺分析

通过选取不同的立铣刀，比较建工过程中刀具和所加工零件斜面的接触情况，通过比较对数控铣床加工斜面零件进行进一步的探讨。

1.1 倒角立铣刀加工方法

刀具加工参数：主轴速度1200 r/min；进给量100 mm/min；平头立铣刀直径Φ14 mm；刀尖倒角β=30 °。由图2可知，用此方法加工，其加工表面残留除了图中的ABC，还多出了因刀具被倒掉部分所形成的残留部分AHG、CEF，因此零件的表面残留部分增加，理想面和谷G的距离为GJ，但是在处理时要以E，G为基准点，也就是说在处理掉E，G之间的残留量后理想面和所得表面之间仍会有GJ的距离，所以得到的工件尺寸会存在较大的误差。如果在此基础上继续加工，则没有基准线，这种情况下很难加工出符合设计尺寸的零件。

1.2 不倒角立铣刀加工方法

刀具加工参数：主轴速度1200 r/min；进给量100 mm/min；立铣刀直径Φ14 mm；刀尖半径为R=0。为了更好地分析加工精度情况，在理论上将刀具与斜面的接触情况理想化如图3所示每两刀之间，沿斜面的峰B与谷A之间高度为BD，加工表面残留量为ABC部分，通过精加工工序可去掉残留量，即可得到要求的尺寸。如果在刀具加工参数设置中，减小加工的增量值，可以得到更小的BD，使表面残留量减少，降低精加工的难度。然而实际加工时会增加加工程序，增加但实际加工时间，从而降低工作效率。因此不倒角的立铣刀加工方法只是在理论上可行，实际加工时铣刀的倒角不可能为零，如果刀尖不倒角那么刀具的强度和刚性都会下降，导致在加工时刀具容易磨损、崩刃，相应的加工出来的零件表面粗糙度也会不理想，因此，实际加工不会使用不倒角的铣刀。

2 工艺解决方法

2.1 倒角立铣刀改进加工质量

上述分析表明如果能够采用不倒角铣刀则可保证加工质量最佳，要想得到理想斜面，只要在铣削后精加工处理掉斜面表面的刀痕即可，但这种方法容易磨损刀具甚至崩刃，因此在实际加工中一般不采用不倒角立铣刀。利用倒角立铣刀加工来提高加工质量，保证加工尺寸精度和表面粗糙度的方法有以下几种。

2.2 改变加工方式

（1）加工时，应该保持刀具在斜面上运动的平稳性，不应该突然变化刀具的运动方向，在斜面和斜面间的圆弧处应该减小铣削的给进速度。刀具和零件的斜面刚接触时，后刀面和零件有比较大的摩擦力，这种情况容易造成刀具共振，刀具运行到斜面之间的圆弧处时，切入角和铣削长度都会随之增加，铣时切削厚度变薄，由于铣刀的弹性形变会造成让刀现象，而逆铣时与铣情况相反，由于铣刀的弹性形变会引起刀具共振，造成过切现象。

（2）切削量的选择在模具加工中至关重要，切削量选择是否合适直接影响零件加工的质量，因此，模具的加工中，如果能够选择好切削量和切削速度，就能够保证加工出理想的加工表面。对于切削量的选择，通常如果刚度允许，则可设定切削深度与零件的加工深度相等，这样对减少走刀的次数有很好的作用。

（3）合理设置刀具路径。在选择铣刀的加工路径时，要确定保证零件的加工精度和表面粗糙度，同时也要减少走刀的路线，减少空刀。如图4所示，在零件斜面相邻的两行切刀路间采用一定半径的圆弧过渡，在软件所提供的刀路光顺化设置后，相邻行切刀路中的行间移刀中增加一定半径的圆弧过渡（图4中②处所示），另外经过一定的设置，在图4中①处增加一定的半径圆弧过渡。这样可避免了两次走刀之间的突然转弯现象，从而使铣刀很自然地移到下一加工路线。如果加工斜面等高时，也可以采用增加一定半径的圆弧过渡的方法。如图5中②处所示，在模具两层间的增加一定半径的圆弧过渡既有效的解决了刀路平滑的要求，又符合螺旋下刀减少切削阻力的问题，刀具的磨损明显减少。另外如图5中①处所示，增加一定半径的圆弧过渡使切入、切出工件时也是沿着零件切线方向切入切出，这样可以提高零件的加工质量。

（4）对模具内斜面加工时，不能应用垂直下刀的方式，要采取螺旋进刀。垂直下刀，切削速度会降低，因此铣刀和模具之间的切削力增加，这样会加速刀具的磨损，加工过程中会造成加工表面的粗糙度增加。选用螺旋进刀的方式则可以有效的预防此种情况的发生。如图6中①处所示，当采取螺旋进刀的方式切入零件时，还应该设定一个合理的螺旋直径范围，这样当螺旋直径小于设定范围时，系统会自动减小螺旋直径，直至能够下刀（图6中②处）。同时螺旋直径范围不能太小，如果螺旋直径过小，那就相当于垂直下刀了，这种情况下可以采取斜坡下刀的方式，加工时要可虑斜坡下刀的次数，最好一个斜坡下刀完成，因为反复的斜坡加工会引起强烈的振动，导致加工表面有刀痕，严重时可能导致刀具磨损或者断刀。因此，在加工带曲面的模具时，要做到合理选择加工方式。当精加工时，如果刀具两行间距太小时，即使增加一定半径的圆弧过渡也可能因为过渡圆弧直径太小而近似为直线过渡，此时要使用图6中③处所示的摆线进给这样的加工方式，以增加相互两刀之间的间距，从而保证加工的质量。

3 结语

该文通过对数控机床加工斜面模具零件时尺寸误差较大，并且斜面与斜面之间的圆弧处的加工表面有明显的加工痕迹，粗糙度过大的情况进行了详细的分析和总结。通过分析加工工艺，提出了行之有效的解决方案以及在加工过程中需要注意的事项。总结具体工艺选用合理的倒角立铣刀，加工时采取顺铣的方法，相邻的斜面加工采用相应半径圆弧过渡，下刀方式使用螺旋下刀，这样不仅提高了零件加工的精度而且保证了加工表面有更好地表面粗糙度。通过数次实际生产，表明本方法对于提高零件的加工精度和降低表面粗糙度都有着明显的改善效果，同时还能够提高生产效率降低成本，值得在成产中推广。endprint