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木模模样的数控龙门铣床加工工艺研究高云波

发表时间：2020/7/15 来源：《电力设备》2020年第5期作者：高云波

[导读] 摘要：本文结合木模加工要求，采用数控龙门铣床，分析研究了圆弧面、扇形孔、超长圆筒体芯盒、斜面、大型底板、角度等分加工等难加工复杂型面木模模型的加工方法，得出合理的加工工艺，消除了零件成型缺陷，为复杂型面木模模样加工提供了加工应用基础。

        （齐重数控装备股份有限公司黑龙江齐齐哈尔 161005）
        摘要：本文结合木模加工要求，采用数控龙门铣床，分析研究了圆弧面、扇形孔、超长圆筒体芯盒、斜面、大型底板、角度等分加工等难加工复杂型面木模模型的加工方法，得出合理的加工工艺，消除了零件成型缺陷，为复杂型面木模模样加工提供了加工应用基础。
        关键词：木模模样；数控；龙门铣床；加工工艺
        引言：随着机械化生产规模逐渐扩大，数控技术将成为机械产业技术转型方向，以数控设备为平台执行加工方案，可提高木型加工的产量、质量、精度等标准。不管是平面加工还是曲面加工应用都是数控铣床囊括的加工工艺方法，因此数控铣床在模型加工工艺应用中，可以完成一切加工操作，让木模加工工艺变得更加的轻松、完善。
        一、木工数控龙门铣床的作用
        数控铣床是在传统铣床工艺为基础，添加了现代化自动加工设备的先进技术，机械加工中最常用的加工方法有铣削加工，其主要作用是对零件的平面铣削和轮廓铣削，可以对零件进行圆孔、方门、凸台的加工。数控铣床设备在加工过程执行中有诸多优点，如不同尺寸、弧度以及弯曲面的加工技术都可以运用数控铣削进行加工处理，铣削加工工艺的最大特点就是灵活、方便。铣削加工可以按照不同的模型材料进行不同的加工工艺，还可以运用数学模型进行各种各样的曲线加工方式。与传统铣床加工工艺相比，数控铣床加工的精准度更高，并可以加工工艺的精度控制在0.001mm左右，可以达到国际机械加工精度要求标准。
        1.1数控机床加工工件只需要对加工的首个尺寸进行检测，其余尺寸只要按图纸要求输入即可，克服了普通铣床边铣削边测量的麻烦，而且加工后的模样尺寸可以完全符合图纸要求。
        1.2可以完成木模起模斜度的准确铣削，造型时模样容易起模，克服了普通铣床加工的起模斜度平面度不高、造型不易起模的问题，大大减轻造型工的工作量。
        1.3在模型芯头的铣削方面，尺寸准确配合，克服了以前采用普通铣床对配合间隙不易控制的弊端，有效减少了扣箱工序工人的下芯难度，加工的代表性模样有胜动机体等。
        二、复杂型面木模模样的数控铣削工艺
        1.1圆弧铣削利
        用刀具进给运动配合工件旋转运动，完成连接圆弧的准确铣削。
        （1）数控铣床铣削圆弧，只需要按图纸进行放样，找到各个圆弧的切点，再把各个切点的位置坐标和圆弧半径输入机床即可完成圆弧准确铣削，普通铣床需要模样工制作比照样板，铣床工必须一边加工一边使用比照样板比照，加工后还需要模样工进行修正，尺寸才能符合图纸尺寸。
        （2）利用铣削深度和圆弧半径的变化关系，确定好起刀点位置，配合工件按指定角度旋转可以实现连杆小头的铣削，克服普通铣床球面不易加工的难题，也减少了模型工因铣床加工误差而需要的修模工作量。
        （3）利用铣削深度和圆弧半径的变化关系还可以完成相贯圆弧芯盒的铣削，铣削也不需要比照样板。
        1.2扇形孔的铣削
        利用机床自动运算的特性对带斜度方孔、带斜度扇形孔的准确铣削。
        模样的制作要求所有加工部位都要释放起模斜度，图纸中各种孔的加工也不例外，也要释放起模斜度，但由于各种工件要求释放的斜度不同，所以改变刀具形状不能满足要求，这就要求在加工过程中孔的大小尺寸必须随着铣削深度的改变不停改变，机床的自动运算功能刚好满足了加工需求。扇形孔的加工一直是模样制作的难点。对扇形孔的铣削只要放样找到扇形孔各圆弧切点位置，并且弄清切点位置随孔深度的变化关系，圆弧大小随孔深度的变化关系，并且把数据输入机床即可完成对带斜度扇形孔的加工。无需模样工进行画线操作，克服了模样工长期以来对扇形孔画线不易准确的问题，普通铣床铣削圆弧相切部位不易准确的问题。

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还可实现带斜度方孔、三角孔加工，有自动定位功能，一次对刀即可实现对一个工件上多个孔的铣削。普通铣床铣削需要模样工画出每一个孔的准确位置，每次加工孔还需要确定起刀点的位置。
        1.3超长圆筒体芯盒的铣削
        （1）为了保证型芯尺寸的准确性，芯盒分型面必须完全重合，这就需要芯盒分型面必须平整。芯盒分型面的平整长期以来都是手工刨削，模样工要一边刨削一边测量，而且不易刨削平整，而利用数控机床可以快速平整芯盒分型面，减轻了模样工的工作量，
        （2）对圆的加工，利用圆方程y2+z2=r2，根据y和z的变化进行条件编程，首先确定y方向和深度之间的变化关系，再在长度方向进给，即可完成芯盒圆的铣削，可以代替镗床使用。
        （3）也可以完成斜筒体的铣削。只需要弄清刀具到前后两端y方向的变化关系即可，解决了原来模样工手工刨削圆度和平行度不高的难题。
        1.4斜面的铣削
        模型的斜面加工，一般采用普通铣床加工，但因其主要靠刀具的倾斜角度来实现，刀具的倾斜度是靠铣床工按量角器调整，不易准确，数控铣床利用刀具在x、z方向的移动，配合工件的旋转运动可以实现对工件斜面的铣削加工。用泡沫型材加工圆台型斜面一直是困扰模样工的一个难题，其加工工序比较复杂，受机床开口空间的限制，较大直径不易磨削，且磨削后还要进行手工修整，其尺寸不易控制准确，表面光洁度也不是很好。利用数控铣床刀具高速旋转的特性，可以进行泡沫型材的铣削加工，开起了数控铣床加工泡沫型材的先河，对其加工尺寸准确，可以一次加工达到图纸要求，尤其是对模样斜面的准确加工。
        1.5大型底板铣削
        （1）利用其加工范围大，完成对大型底板平面的铣削，克服了原来普通铣床因加工范围太小不能加工大型平面的难题。加工平面只需要对子程序的调用，对平面的铣削品质高，速度快。
        （2）利用其定位准确特性，在大型底板铣削结束时，可以直接完成型板销位置的准确铣削，无需画线，解决了大型底板型板销画线不易准确的难题，对位置的铣削速度快，铣削只需3~4min，模样工画线、加工型板销位置需要4h，大大提高了工作效率。
        1.6角度等分加工
        （1）利用其工作台自动准确旋转的特性，完成角度的准确等分。对于减重孔的铣削可以自动按角度进行，解决高位画线不易准确，不易测量的问题，大大减轻模样工工作量。
        （2）可以实现对定位小芯头位置的准确铣削，使模样定位准确，保证了合箱的准确性，提高了铸件的品质。
        （3）皮带轮模样的制作，经常会出现造型时筋板错位现象，原因就是模样工在斜面上等分画线时不易准确所致，利用数控机床角度等分特性，在斜面铣削结束时再对斜面进行等分，方便模样工对筋板准确布置。
        结束语：随着铸件形状趋于复杂，表面品质要求越来越高，致使模的品质也必须得到相应提高，传统的采用手工加工和通用机床加工，已不能满足企业的要求。为了有效改善模样的质量，提升模型车间的生产能力，先进的木工数控龙门铣床引入生产之中。利用其刀具加工的数字控制特性，完成对木模毛坯的准确铣削。
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        [4]秦振伟.数控龙门铣床整机动态特性分析[J].民营科技,2018(09):44.