数控铣加工工艺编制初探

摘要：从数控铣实操角度出发，提出了数控铣加工过程中编制加工工艺时需要考虑的要素及原则，分析了如何高效、安全地进行数控铣加工的策略。

关键词：数控铣削;工艺编制;安全操作

0    引言

随着我国大力推进实施2025制造强国战略，近年来先进制造业得到迅猛发展，数控加工在高精密零部件加工中发挥了重要作用。数控铣削在新产品开发、模具加工等行业中的应用越来越广泛。因此，做好数控铣加工的工艺优化研究，对于促进数控加工这项工艺技术的应用和发展具有积极意义。

1    数控铣工艺概述

数控铣削加工应用范围较广，适应性强，对于工艺编制的科学性要求较高，不仅需要将普通加工工艺的思想和方法融入到数控加工工艺中，还需要结合数控铣加工的特点，进行周密、细致的工艺规划和设计，在精确分析加工图纸的基础上，进行最佳的工艺方案设计。数控铣工艺编制是在分析图纸精度后，围绕机床、工件、夹具、刀具、加工程序、切削用量、工序与工步划分、走刀路线设计、检验手段与频次、操作过程管理等方面进行规划与设计。

2    数控铣工艺规划方案

2.1    工艺规划

工艺员进行零件编程时，首先仔细研读图纸上的尺寸公差及技术要求，并进行工艺可行性分析，若现有的软硬件可以满足加工要求，便从机床、工件、夹具、刀具等方面开始拟定加工工艺方案和切削方法。

2.2    数控加工工艺分析内容与步骤

（1）选择机床类型和规格。（2）对零件结构进行数控加工工艺性分析。（3）具体加工方法与加工方案的拟定。（4）工序与工步的划分，需考虑工序中间测量。（5）零件的安装及夹具的选用与安装方案。（6）刀具与切削参数的选择。（7）对刀点和换刀点、加工坐标系的选择。（8）刀具走刀路径规划。（9）加工路线规划与设计。（10）检验方法与频次、检具的选择。

拟定数控工艺方案、编写数控程序时，注意遵循与工艺内容的统一性、符合性、灵活性、方便性原则。工艺编制是决定数控加工成败的关键和前期条件。工艺员不仅需要学习借鉴相关知识，更重要的是自身要积累大量实操经验。一种零件的工艺加工方案经过实操验证和不断优化后，要及时形成工艺技术文件，为今后该零件的批量生产提供技术依据，最大限度发挥出数控加工的特有优势。

其中，合理的加工参数选择取决于长期的生产加工实践经验和公式。

笔者通过自身加工实践统计出了数控铣削加工切削速度参考值，如表1所示，可供相关人员参考。

3    铣削加工编排考虑要素

3.1    机床方面

（1）功率容量：检查功率和机床刚性，确保机床能使用所需的铣刀直径。（2）冷却液：选择合适类型的冷却液，注意加工中冷却液的流量应合适;在不使用冷却液时需保证刀具能较好地铣削及保证工件加工质量。（3）选择气体冷却方式时注意气源供应量。（4）有关维护：遵循刀具参数说明确定切削参数，始终监控工件的铣削状态，通过加工部位和刀具尺寸，观察刀具磨损情况，有少量磨损及时调整刀补值。

3.2    工件方面

（1）工件的稳定性：工件夹紧状况和重复定位精度。（2）工件材料与刀具合理配置。（3）工件或毛坯尺寸的一致性;待加工表面的质量要求。

3.3    刀具与夹具方面

（1）铣刀直径：根据工件宽带选择正确的直径。（2）刀片模型：尽量使用正前角可转位刀片，以确保平稳切削和最低功耗。（3）选择正确的铣刀齿距;使用正确的铣刀齿距，确保无过多的刀片参与切削，避免震动。（4）刀片材质：按工件材料及精度要求，选择刀具刀片槽型和材质。（5）主偏角：选择最合适的主偏角，90°主偏角用于铣削带台阶的平面。（6）减震铣刀：对于超过刀具直径4倍的较长悬伸，震动趋势会变明显，使用减震刀具能显著提高生产效率。（7）铣刀位置：装夹铣刀时注意伸出长度，既要保证伸出夹套的长度大于铣削的深度，又要避免过长，同时还需要将冷却管调整至合适位置，经试喷淋，保证在完成所有铣削时都能够始终有冷却液。（8）悬伸长度;加工时使主轴上的刀具悬出的长度尽可能短。（9）工件伸出夹具的部位略微大于切深。

3.4    加工策略

（1）铣削方向：尽可能使用顺铣。（2）合理规划铣刀路径：优先选择圆弧方式切入切出，退刀时切削厚度始终为零，从而能实现更高的进给和保证更长的刀具寿命。（3）对于窄槽及薄壁部位铣削时，选择的切削参数要适宜吃刀。（4）使用正确的进给：使用推荐的最大切削厚度，确保所用刀具的正确进给，以实现高效的切削效率。（5）尽可能集中工序，减少工件安装次数与换刀次数;多选用复合刀具。

3.5    加工程序、检测与加工过程管控

（1）换刀点和第二参考点要依据加工工艺精心选择。（2）善用局部坐标系、坐标旋转等编程技巧优化、简化加工程序。（3）检测：首次加工要进行检测，有效设置中间测量值。（4）更换工件时检查刀具磨损情况。（5）加工过程始终关注机床有无异响、刀具冷切状况、排屑状况。

4    编制数控加工工艺卡

及时将经实操验证和工艺优化后的数据填到工艺卡中，如表2所示。

工艺卡片内容经优化固定后，将为今后的批量生产提供技术依据。

5    数控铣实操加工

数控加工的首件试切非常重要，按照规范操作步骤来进行，一般都能够避免撞刀，达到编程中的尺寸要求。在加工时，操作者需要进行过程管控，具体可从以下方面来避免撞刀的发生：（1）循环启动前需要再次确认坐标系、刀具补偿值与加工程序的一致性。（2）确认刀具、夹具、工件装牢夹紧，防止刀具型号错拿。（3）装刀和夹紧工件的动作必须一气呵成，防止中间出现遗漏而造成没有夹紧的情况发生。（4）G00快速逼近工件及加工结束后的退刀需用G01直线插补且要注意方向。（5）子程序的开始段、结束段与主程序中相关程序段的数值、程序代码要相互符合。（6）要随时观察刀具磨损状态、冷却情况、排屑情况、加工时的震动及异响情况，有异常及时处理。

6    结语

本文通过分析数控铣工艺编制中需要考虑的各要素，提出了具体的工艺编制方案，对于数控铣编程及操作人员安全、规范、高效地进行数控铣削加工具有较好的借鉴意义。

[参考文献]

[1] 田晓光.数控铣加工模具零件工艺优化策略研究[J].山东工业技术，2017（20）：23.

[2] 马国伟.数控铣加工工艺的应用与优化[J].科技经济导刊，2019，27（26）：82.

[3] 段建中.图解数控铣铣削加工与编程[M].北京：机械工业出版社，2007.

收稿日期：2020-02-10

作者简介：徐俊（1973—），男，安徽六安人，技師，研究方向：数控加工与机床维修。