半封闭T槽零件的数控铣工艺探究

方 鹏，黄焰霄

(乐山职业技术学院，四川 乐山 614000)

T型槽平台又叫T型槽平板，它是一种表面带有T型槽的平板，主要用于机械、机床制造、电子、电力等20多种行业，其中以重工业使用最为普遍，占总产量的95%。T型槽平台主要用来固定工件，用于装配、调试机械设备的量具平台，具有连接简单、方便可靠、拆卸方便等优点，使用更为普遍，工程需求量大。但T槽零件特别是半封闭T槽零件在加工时，比通常的开放式T槽零件更复杂，存在因刀具和工件刚性不够，加工表面会产生明显震纹，特别是在进、退刀时，刀具震裂和工件变形大的问题特别显著(见图1)，笔者研究加工的零件是平台钳的底座，其中它的半封闭T槽由T槽、圆弧槽、底面等构成，加工方式拟采用优化工艺过程、改变刀具材料和提高切削要素的方法解决该问题。笔者针对半封闭T槽零件进行加工工艺分析，对其数控加工的工艺全过程进行详细介绍，并针对加工问题改进加工工艺方式，完成加工程序编写、模拟试切削，最终完成了一件真实的零件加工。

图1 零件震纹与刀具裂纹

1 典型半封闭T槽零件的分析

图2为某零件工艺图，由零件图可知，其为典型半封闭T槽零件，毛坯尺寸公差范围较小，有一定精度要求，结构包括型腔、圆孔、T槽、圆弧槽、底面等，毛坯尺寸长115 mm、宽60 mm、高40 mm材料为45钢。

1.1 刀具选择

从图2分析可知，零件结构主要由型腔、圆孔、T槽、圆弧槽、底面等组成，由于加工该零件的半封闭T槽时T形铣刀伸出过长，颈部直径为保证加工只能选择较细的直径，所以在加工半封闭T槽零件时震纹明显，因此考虑选择镶硬质合金直柄T型槽钨钢铣刀，由此来提高刀具刚性，近而减少加工震动性，可满足全部加工需求。

图2 零件

1.2 工艺路线规划

通过上述结构分析及选择的刀具类型，草拟加工工艺(由于笔者主要讲半封闭T槽，故只描述主视图面加工工艺)，思路如下。

1.2.1 粗铣型腔。装夹D12×25C×75L直柄钨钢铣刀，伸出30 mm长，自适应粗铣零件型腔至Z向深度19 mm，留0.5 mm余量精铣。

1.2.2 精铣型腔(见图3)

图3 型腔粗、精铣

1.2.3 粗铣T型槽。装夹D16×6H×100LT型槽铣刀，伸出25 mm长，平面铣T型槽，附加刀路4次每次0.6 mm，Z向每次切削深度1 mm，分底面、壁各留0.2 mm。在文中开始讲到半封闭T槽加工时刀具在进、退刀时由于间断切削，刀具切削时受力不均匀，故刀具震裂和工件变形大的问题特别显著，因此在切削参数中必须加上光顺拐角，拐角半径为刀具的20%，并且为减少进退刀震动过大，所产生的刀具震裂，故把圆弧进给调整最小补偿因子为0.05，最大补偿因子为2，以此来减少刀具在进退时带来的冲击力。

1.2.4 精铣T型槽(见图4)。

1.3 确定切削用量及加工工艺

根据零件的尺寸加工要求，为提高表面粗糙度，可适当提高切削速度，故加工工艺如表1所示。

图4 半封闭T型槽粗、精铣

表1 加工工艺

1.4 加工步骤

数控铣床严格按照编写的加工程序指令进行切削动作，如前期未对工件、夹具、刀具、机床附件的相对位置考虑全面，则极易发生碰撞事故，因此，加工前分析装夹条件、合理安排夹持姿态(如工件悬伸量)、刀具安装正确和准确设置工件坐标系十分必要。

装夹工件和刀具。装夹时工件伸出长度比加工外围深度多2 mm～5 mm，但最终夹持面不得少于5 mm，否则可能因悬伸过长，夹持过少，加工时纵径向切削力过大发生安全事故。

由于T型槽结构在工件型腔内，则必须先铣型腔内部，然后再铣半封闭T型槽，因此可把直柄铣刀、T型铣刀同时装入刀库上，以提升加工效率。同时，考虑刀具行程中干涉安全问题，每工序结束后，必须上移安全平面100 mm处，保证换刀过程安全。

2 加工程序的后处理

UG后处理后，程序数据量较大，节选半封闭T槽精铣程序，如下所示。

N0010 G40 G17 G90 G54

N0020 G91 G28 Z0.0

N0030 T02 M06

N0040 G00 G90 X-4.1732 Y.689 S2000 M03

N0050 G43 Z.3937 H02

N0060 Z-.3937

N0070 G01 Z-.5118 F9.4 M08

N0080 X-3.5433

N0090 X-.8024 F15.7

N0100 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0110 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0120 Z-.3937

N0130 G00 Z.3937

N0140 X-4.1732 Y.689

N0150 Z-.4331

N0160 G01 Z-.5512

N0170 X-3.5433

N0180 X-.8024 F15.7

N0190 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0200 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0210 Z-.4331

N0220 G00 Z.3937

N0230 X-4.1732 Y.689

N0240 Z-.4724

N0250 G01 Z-.5906

N0260 X-3.5433

N0270 X-.8024 F15.7

N0280 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0290 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0300 Z-.4724

N0310 G00 Z.3937

N0320 X-4.1732 Y.689

N0330 Z-.5118

N0340 G01 Z-.6299

N0350 X-3.5433

N0360 X-.8024 F15.7

N0370 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0380 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0390 Z-.5118

N0400 G00 Z.3937

N0410 X-4.1732 Y.689

N0420 Z-.5512

N0430 G01 Z-.6693

N0440 X-3.5433

N0450 X-.8024 F15.7

N0460 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0470 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0480 Z-.5512

N0490 G00 Z.3937

N0500 X-4.1732 Y.689

N0510 Z-.5906

N0520 G01 Z-.7087

N0530 X-3.5433

N0540 X-.8024 F15.7

N0550 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0560 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0570 Z-.5906

N0580 G00 Z.3937

N0590 X-4.1732 Y.689

N0600 Z-.6299

N0610 G01 Z-.748

N0620 X-3.5433

N0630 X-.8024 F15.7

N0640 G03 X-.7095 Y.703 I-.0002 J.315 F7.9

N0650 G01 X-.5295 Y1.3067 F9.4

N0660 Z-.6299

N0670 G00 Z.3937

N0680 M30

图5 半封闭T槽零件模拟加工路线图和零件加工实物

3 数控铣床模拟加工及产品

利用UGNX刀路模拟功能校验刀具加工轨迹，发现程序问题并修改。模拟加工路线结果和零件实际加工结果，如图5所示。

4 结束语

实际零件加工结果证明，采用新的工艺过程、换用钨钢刀具材料和提高切削速度，可避免因刀具和工件刚性不够，加工表面会产生明显震纹，特别是在进、退刀时，刀具震裂和工件变形大的问题。笔者对半封闭T槽零件进行工艺制定，程序后处理，仿真模拟及零件加工，所述方法使得产品的加工工艺得到优化，提高了零件的生产质量，降低不过关率，因此可广泛应用于制造类企业的新品研发生产中。