数控中型腔零件的生产剖析
1 概述
在普通铣削加工中，型腔加工基本上是使用成形刀具直接成形出来的。切削时刀具处于满刃状态，切削受力大，排屑差，零件的精度与表面粗糙度难以控制(控制阀的选型原则)和达到要求。但在数控铣削加工中，此类形状均可通过走刀轨迹加工，在相同的切削形状和切削用量条件下，数控铣削加工比普通刀具直接成形加工方式好很多。
2 型腔铣削工艺设计
在零件加工中，型腔加工是比较常见的加工内容。有许多型腔，由于腔体深度与腔平面尺寸相比较大，属于深槽加工，在加工时需要特别注意。
在深槽加工时，对于深度进给通常有两种方式：第一种是在槽中心先打一个工艺孔(即下刀孔，通常选用直径和所用铣刀近似的钻头加工)，其深度可比槽深略浅，然后从工艺孔进刀到既定深度，往孔四周铣削至需要形状;另一种方式是在与深度方向垂直的平面内来回铣削，逐渐加深深度，直至进刀至既定深度。
当零件内腔转角圆弧较小，而内腔深度较大时，刀具直径受加工区域的开敞性，内腔尺寸大小，零件刚性等因素限制，只能选择较小值，这时铣刀刚性差，加工比较困难，通常采取不同的两把铣刀分别进行粗，精加工。在使用中要防止因选用过大直径的铣刀进行粗加工，而给精加工留下无法加工到的死角，或在转角部分留给精加工余量过大，使其加工质量难以保证。如果有需要，可以在粗，精加工之前再安排一把中间直径的铣刀进行半精加工。
对于槽深度比较大，内腔圆角又很小的情况，如果采用上述方法加工，在加工圆角比较困难，效果也不好。这时可以在加工内腔之前，用大小合适的钻头，在靠近内腔圆角边缘处打孔，预先去掉大部分圆角余量，这样也能得到比较好的加工效果。
细长刀具刚性不足，因此其刃长只要能保证正常加工即可。例如，加工深度为H的槽，只需选择刃长稍大于H的刀具。
此外，对于一些深腔加工，如果加工时刀具刚性较差，加工效果不好，可以采用两把不同长度的铣刀分层进行加工，即先用短刀加工到较浅层，再用长刀加工到既定深度，这样既保证了加工质量，又能提高加工效率。
3 圆腔挖腔的数控加工
圆腔挖腔，一般从圆心开始，根据所用刀具，也可先预钻一孔，以便进刀。挖腔加工多用立铣刀或键槽铣刀。挖腔时，刀具快速定位到R点，从R点转入切削进给，先铣一层，切深为Q，在一层中，刀具按宽度H(行距)进刀，按圆弧走刀，H值的选取应小于刀具直径，以免留下残留，实际加工中，根据情况选取。依次进刀，直至孔的尺寸。加工完一层后，刀具快速回到孔中心，再轴向进刀(层距)，加工下一层，直至到达孔底尺寸Z.最后，快速退刀，离开孔腔。
4 方腔的数控加工
方腔挖腔与圆腔挖腔相似，但走刀路线可有以下几种：走刀，是从角边起刀，按Z字形排刀。
这种走刀，编程简单，但行间在两端有残留。
走刀，是从中心起刀，或长边从(长―宽)/2处走刀，按逐圈扩大的路线走刀，因每圈需变换终点位置尺寸，编程复杂，但腔中无残留。
走刀，结合a，b两种的优点，先以Z字形排刀，最后沿腔周走一刀，切去残留。
编程时，刀具先快速定位在S点，纵向快速定位在R点，再切削给至第一层切深，按上述三种走刀方式选一种，切去一层后，刀具回到出发点，再纵向进刀，切除第二层，直到腔底，切完后，刀具快速离开方腔。
例：已知某内轮廓型腔，要求对该型腔进行粗，精加工，材料为45#钢。
(1)工艺分析：
工件装夹：采用平口钳装夹。
加工路线的确定：粗加工分三层切削加工，底面和侧面各留015mm的精加工余量。粗加工从中心工艺孔垂直进刀，向周边扩展。所以，应在腔槽中心钻好<20mm工艺孔。
方腔典型实例加工刀具的确定：粗加工采用<20的立铣刀，精加工采用<10mm的键槽铣刀。
(2)确定加工坐标原点。
根据零件图，可设置程序原点为工件中心的下88工具技术表面。
(3)编程加工程序O0001G40G90G80G49G69;设定加工初始化状态G54M03S1000;设定加工参数 T1M06;G00G43X0Y0Z100H01M08;G01Z32F50;从工艺孔垂直下刀5mmM98P30321;粗加工矩形槽第一层 G00Z100T02M06;换2号刀，进行精加工S500M03;G01Z10F50;X-11Y1F100;铣削型腔底面，加工第一圈Y- 1;X11;Y1;X-11;X-19Y9;开始铣削型腔底面，加工第二圈Y-9;X19;Y9;X-19;X-27Y17;开始铣削型腔底面，加工第三圈Y-17;X27;Y17;X-27;X-34Y25;加工型腔底面第四圈，并精铣周边G03X-35Y24R6;G01Y-24;G03X- 34Y25R6;G01X34;G03X35Y-24R6;G01Y24;G03X34Y25R6;G01X-35;G00X- 30Y10;Z100M09;M05M30;O0321;子程序G91G01Z-5F20;G90X-17.5Y7.5F60;进刀至第一圈扩槽的起点 Y-7.5;X17.5;Y7.5;X-17.5;第一圈扩槽结束X-29.5Y19.5;进刀至第二圈扩槽的起点Y- 19.5;X29.5;Y19.5;X-29.5;第二圈扩槽结束X0Y0;M99;返回主程序5带孤岛腔体类零件的数控加工带孤岛的挖腔，不但要照顾到轮廓，还要保证孤岛。为简化编程，编程员可先将腔的外形按内轮廓进行加工，再将孤岛按外轮廓进行加工，使剩余部分远离轮廓及孤岛，再按无界平面进行挖腔加工。可用方格纸进行近似取值，以简化编程。
需要注意的是：①刀具要足够小，尤其用改变刀具半径补偿的方法进行粗，精加工时，保证刀具不碰型腔外轮廓及孤岛轮廓。②有时可能会在孤岛和边槽或两个孤岛之间出现残留，可用手动方法去除。③为下刀方便，有时要先钻出下刀孔。
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