T形刀在接銑小閉角側壁中的加工應用

在六合一隔板加工方案的改進中，采（cǎi）用（yòng）T型刀對隔（gé）板（bǎn）的小閉角側壁進行對焊（hàn）銑削，成功實現了（le）隔板五軸變三（sān）軸的加工方案，解（jiě）放了車間五軸（zhóu）機床，提高了機床的利用效（xiào）率，達到了降本增效的目的。

1前言（yán）

為了降本增效，車間工藝組開展了五軸變（biàn）三軸提高工（gōng）藝效率的（de）研究（jiū）工作，其中最典型的（de）是某型膜片零件的工藝改進。改進（jìn）前，車間在加工六合一隔板零件時，采用傳（chuán）統的（de）工藝方案——五軸（zhóu）數控機床一次性加工成型。但這種加工模式使得（dé）五軸機床占用率高，耗時長，平均（jun1）每加工一個板件需要兩天。除了加工時間長，還有其他問（wèn）題，最主要的是整板零件偶爾變形，測量不合格，鉗工打磨工作量大。

究其原因，一方（fāng）麵是（shì）六合一（yī）套零件的來料過大，長寬約1.2m×0.5m，厚度約31mm。五軸數控機床在加（jiā）工過程中沒有有效釋（shì）放應力，而是（shì）一直銑削，直到零件加工完畢（bì）。完成後材料應力和加工應力不同程度釋放（fàng），導致零件局部變形，測量不（bú）合格（gé）；另一方麵，車間常用的硬質合金銑刀（dāo）並沒有一個理論上的完全（quán）傾斜角，即底角R0模式。在實際操作中，銑刀的底角會有一定的R角。除非把（bǎ）墊板切下來，否則無論是五軸數控擺銑還是定角線銑，都（dōu）會在被加工零件的底部輪（lún）廓周（zhōu）圍產生一圈約0.2mm的切削殘餘，增加鉗工的磨削工作（zuò）量，延誤零件的生產（chǎn）周期，影響交貨[1-3]。

綜上所述，需要對六合一隔板零件的工藝（yì）進行改進和優化，主要是使用T型刀（dāo），將最初的五軸加（jiā）工（gōng）方案改為三軸數控加工方案，並進行首件試切和測（cè）量。

2組件結構和流程分析（xī）

圖1示出了分隔部件的三維實體。該零件的腹板和側（cè）壁的壁厚為1.2毫米，肋高（gāo）為（wéi）18毫米。從頂上看，隔（gé）牆為外開內閉，內壁與腹板垂直麵的夾角約為8°，是典型的（de）小（xiǎo）閉角側牆。其他（tā）結構特征可見，是典型的薄壁框板零（líng）件。

圖（tú）2顯示了（le）六合一隔（gé）板零件的研磨過程。傳統的工藝方案是五軸數控機床加工一次成型，現在改為三軸數控加工工藝（yì）方案。關鍵是（shì）用T型刀完成小閉（bì）角側壁的銑（xǐ）削，其他結構可以用三軸數控機床正常（cháng）加工。

T形刀的應用及試切

圖3顯（xiǎn）示了六合一隔膜的（de）整（zhěng）體加工流程。通過這（zhè）個加工流程，不難（nán）發現，整組零件的加工首先是安排開框板的型腔麵(見圖3，工位1)，其（qí）次是整個零（líng）件翻（fān）麵後，對反麵(即零件底麵，見（jiàn）圖（tú）3，工位2)進行（háng）粗化和精加工，最後是整個零件再次翻麵加工框板的型腔麵(見圖3，工位3)。1.工位主（zhǔ）要是粗加工，去除了大量的毛坯餘量，使整個零件的應力在粗加工時得到充分釋放，零件在後續精加工時的變形得（dé）到減緩；工位2是普通工位中粗加工和精加工零件的底麵；工位3是在應（yīng）力釋放（fàng）後對框架板的型腔表麵進行精加（jiā）工（gōng）。此時，由於材料的殘餘應力和（hé）粗加工時的加（jiā）工應力得到一定程度的釋放，精加工起來得心應手，減少了傳統五軸數控機床的變形（xíng）。

使用T刀編程時，主要（yào）有兩種編程（chéng）模式，一種是Z向模式，一種是多軸模式。本文（wén）對上述兩種編程模式（shì）進行了介（jiè）紹和比較（jiào）。

圖4顯示（shì）了銑削（xuē）封閉角側壁時，Z層（céng）編程模（mó）式下T型刀的（de）刀具軌跡。Z-Level模式可以直接設置所需T型刀具的結構參數，刀具結（jié）構直觀易懂(見圖4a)。考慮到隔板零件側壁薄1.2mm，加工剛性較弱，需要采用同方向逐層銑（xǐ）削，使加工出的側壁刀軌整齊，零件表麵質量優良，光澤度極強。因（yīn）此，對於分區零件的工藝方案的優（yōu）化和改進，首選Z級模式。

a)帶球頭的T形刀

b)刀具路（lù）徑

圖（tú）5顯（xiǎn）示了T形（xíng）刀具在多軸模式下（xià）銑削封閉角側壁時的（de）刀具軌跡。在（zài）此模式下，不能直接設置T型刀的結構參數，但可以近似構造出半球形頭的T型刀（dāo）(見圖5a)。該編程命令可以實現單向/之字形(同向/往返方向)的刀具進給，銑削效率比（bǐ）較高，但（dàn）主（zhǔ）要適用（yòng）於加工結構剛性好、側壁厚的（de）零件。因此，這（zhè）種優化的工藝方案不適合多軸模式。

a)半球形頭的T形刀（dāo）

b)刀（dāo）具路徑

Z向和（hé）多軸編程模式的優缺點及切削參數（shù）對比如（rú）表（biǎo）1所示（shì）。

編程模式

特性

好與壞

適應性

切割參數

z電平

t型刀結構直觀明了，分層銑削時一般需要抬刀，通常采（cǎi）用單向方式。

刀具軌跡表麵紋理整齊，光澤度強，表麵質量好，表麵粗糙度值Ra為1.6 ~ 3.2 mm。

主要用於側壁薄（báo）、剛性弱的結構特征。

主軸轉速800轉/分鍾

進給速度為400 ~ 500mm/min。

背刀量為0.3mm

t型（xíng）刀結構類似半球（qiú），分層銑削時一般不需（xū）要抬刀，可以采用單向/之字形方式。

表麵的刀軌紋路比（bǐ）較整齊，表麵質量好，表麵粗糙度值Ra = 3.2mm。

主要用於（yú）側壁厚、剛性弱（ruò）的結構特征。

主軸轉速800轉（zhuǎn）/分鍾

進給速度為400 ~ 500mm/min。

背刀量為0.2毫米

三軸數控工藝方案優化改進（jìn）完成後，首件投入試切。圖6示出了優化處理後部件的（de）狀態。第（dì）一個試切（qiē）件送去測量後，表示測量合格。至此，整個六合一隔板零件的五（wǔ）軸轉三軸（zhóu）數控加工方案（àn）的優化（huà）改（gǎi）進工作（zuò）已經完（wán）成，T型刀得到（dào）了充分的應用（yòng）。

4結束語

自提高（gāo）五（wǔ）軸轉三（sān）軸加工效率的研究以來，T形刀（dāo）具已（yǐ）廣泛（fàn）應用於某些（xiē）零（líng）件的工藝改進中，並取得了理想的加工效果。既解放了（le）公司的五軸機床，縮短了五軸機床的占用時間，又合理協調了（le）車間的機床資（zī）源，達到了降本增效的目的。更何況（kuàng）這種零件工藝改進技術已（yǐ）經沉（chén）澱（diàn）推廣，可以為類似情況提供借鑒。