典型数控铣加工工艺的应用及优化*

在数控实训教学当中，数控铣加工是非常重要的内容，由于学生缺少加工经验，不敢大胆尝试，缺乏创新性，导致学生实训中无法在规定的时间内完成任务。本文以学生在机械加工综合实训中考核试题的实验内容为例，在原加工工艺的基础上进行一些改进，以此引导学生在实践生产中敢于想象，多角度多方位思考问题，达到创新及提高效率的目的。

1 加工工艺设计

1.1 图样分析

考核试题如图1所示，零件包括直线与圆弧、圆弧与圆弧相切，薄壁及孔所组成。最大圆弧为R43 mm，最小圆弧为R5 mm；凸台宽度1 mm；外形尺寸110*110处、凸台1 mm处、宽度跟高度及凹台5 mm处深度公差均为0～0.01 mm；基准面A跟B平行度及1 mm凸台与侧面垂直度公差为0.06 mm；上表面至A面5 mm处及凹台深度5 mm处表面粗糙度均为Ra1.6，其余表面粗糙度为Ra3.2。从加工分析主要为面加工、外形轮廓加工、凹凸面加工与孔加工。外形较为简单，尺寸精度要求较高，属于典型薄壁零件[1]，且工序繁琐，定位与工序安排非常关键。其零件加工工序趋于多元化特性。为确保零件的加工精度，通过分析选择二次装夹定位加工，根据基准面先行、先粗加工后精加工、先主后次以及先面后孔的原则进行加工。

  

图1 零件图

1.2 机床准备

数控加工是用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法[2]，数控加工需编制加工程序，程序编制有手工和自动两种方式。手工编程是根据图样确定其工作原点，进行数字处理，计算坐标点或半径，在机床上通过G代码等方式手工输入完整的程式；图1中圆弧R 15.5过渡及圆弧R 43跟R 5相切处坐标点不方便计算，故选择自动编程。自动编程是借助计算机及外围设备自动完成从零件构造，零件加工程序编制到程序输入等工作的一种编程方式，由CAD/CAM等设计软件得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序[3]。编好的数控程序由编程计算机用RS232C或采用网络通信DNC方式传送到数控系统中[4]。FANUC-0i 系统具有DNC 功能，系统提供串行 RS232C 传输接口， 使 PC 和机床之间的数据传输能够可靠完成，从而实现高速度的 DNC 操作。同时 FANUC-0i 系统又增加 “多段程序预读控制功能” 和 “HRV( 高响应矢量 )” 控制， 又具有 “HSSB( 高速串行总线 ) 控制功能”，使执行程序的速度和精度大大提高，故选择FANUC-0i 系统。

1.3 刀具选择

根据图样加工的要求，选择刀具如下：

(1)直径∅25 mm的整体合金铣刀；(2)直径∅12 mm整体合金铣刀；(3)直径∅10 mm整体合金铣刀；(4)直径∅8 mm整体合金铣刀；(5)直径∅2.5 mm的中心钻1把；(6)直径∅10 mm和∅8 mm钻头各一把。

1.4 装夹工具选择

(10)清理机床。

1.5 毛坯选择

加工毛坯采用材料为45#钢，45#钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削；根据既有装置及生产需要分析，加工前零件的尺寸及加工后零件的尺寸有所不同，在热处理及铣加工过程中，毛坯的变形量差异会导致余量不足。因此，要进行数控铣削加工，其加工面都留有一定的余量，尽可能确保各外层余量平均，故选择毛坯尺寸115×115×30 mm予以加工。

综上所述，sdLDL-C在2型糖尿病合并冠状动脉粥样硬化发生及发展中起重要作用，2型糖尿病患者合并冠心病的患者动脉粥样硬化程度更加严重，所以，对于2型糖尿病患者应注意其sdLDL水平及冠脉状况，对2型糖尿病合并冠脉硬化的预防、治疗都有重要的临床意义。但是，对于将sdLDL不仅只作为一项监测指标，而是通过药物治疗降低2型糖尿病患者体内sdLDL-C的含量是否有利于降低冠状动脉粥样硬化的发病率或改善严重冠心病患者的预后有待于进一步的研究。

1.6 基准选择

机械加工过程中，定位基准的选择合理与否决定零件质量的好坏，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响。当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度[5]。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题[6]。

择取定位基准需依据基准重合的基本原则。也就是设计基准、工艺基准及编程基准重合，这样能够降低基准不重合所造成的误差及数控编程环节的计算量，同时可以在数控加工中缩减装夹频次。如图2所示，在加工中，先把零件的上外层视作粗基准，在此基础上铣出深4 mm夹持面，将工件翻转180°，把夹持面放在垫铁上用平口钳夹紧予以加工。零件下外层作为精基准可以满足基准重合的基本要求。

  

图2 零件定位基准示意注：1为零件，2为精密平口钳，3为垫铁。

1.7 加工分析

根据粗、精加工分配工序，在粗加工时将毛坯余量予以切除，同时对外层进行一次精加工，继而确保粗、精加工的精准性，也就是先粗加工，完成粗加工后予以精加工处理。基于刀具区分工序原则，为了缩减换刀频次，压缩空程时间，降低不必要的定位偏差，根据刀具集中工序的举措对零件予以加工。也就是在一次装夹中，尽可能用同一个刀具加工出可加工的全部部位[7]，在此基础上换刀加工剩余部位。根据零件装夹定位区分工序，因为并非复杂零件，在对外形予以加工时，以外形为粗基准进行定位，加工内型过程中以外形定位。而工步的划分需从加工精准性与有效性等因素予以分析。同一外层依附于粗加工、半精加工及精加工顺序完成。在此基础上先铣面后钻孔，为其预留一段恢复时间，这样能够降低因为变形而造成的对孔精确性的影响。

2 加工工序

通常加工顺序依据于下述原则：(1)铣上表面；(2)精铣上表面；(3)粗铣外轮廓；(4)粗铣凸台部件外轮廓；(5)粗铣凸台部件内轮廓；(6)粗铣台阶圆弧凹台；(7)精铣外轮廓；(8)精铣凸台部件外轮廓；(9)精铣凸台部件内轮廓；(10)精铣台阶圆弧凹台；(11)钻4-∅10 mm的孔；(12)翻面铣掉夹持面；(13)去毛刺；(14)整理。

(1)接到实训图纸，看图纸10分钟；

总之，从职业这个方面去讨论自主性，不仅将社工职业放入整体的社会大环境中思考，思考其当下的定位，思考日后的发展，而且也能最大限度地揭示出作为职业从业人员——一线社工自身的能动性。同时，这两个方面也不是孤立的，而是相互影响且相互改变着，即职业定位和未来发展影响一线社工在社工职业发展上的规划，一线社工对于自身职业的定位也塑造着社工职业的现在和未来。

  

图3 外轮廓走刀路线

3 学生加工工艺

在实训中，学生基本上都采取先用电脑通过制图软件完全按零件图样造完型，再制定加工工艺，最后才实施加工。在做图形的时候，很大一部分时间机床都是闲着的，导致在限定的时间里无法完成实验，学生通常做法是：

近年来，虽然许多高校图书馆都会藉由“世界读书日”开展阅读推广活动，但多是各高校图书馆自行举办，没有成立一个长期、稳定的机构进行活动规划和统筹，其活动效果有限。并且往往都是图书馆在校内开展阅读推广工作，其他部门并不参与，使得活动效率低、影响范围有限。

眼下农资市场，终端需求低迷，市场观望情绪浓厚。为减少库存，提升产品销售量，很多农资企业采取赊销手段让利于客户，使应收账款增多、坏账增加，现金回流速度降低，甚至出现资金链断裂现象。本文以H公司为案例，谈谈农资企业应收账款管理问题，并给出相应解决策略，希望给业内读者带来启示。

(2)装夹及校正工件20分钟；刀具准备10分钟；

(3)加工上表面5分钟，粗加工外轮廓30分钟，精加工外轮廓10分钟；

(4)粗加工凸台外轮廓40分钟；精加工凸台外轮廓10分钟；

(5)粗加工凸台内轮廓30分钟；精加工凸台内轮廓10分钟；

(4)半精加工外形轮廓10分钟，半精加工凸台外轮廓10分钟，半精加工凸台内轮廓8分钟，半精加工面5分钟；

文化消费在社会经济活动中发挥着重要作用，经过调查显示，我国多数农村文化消费失调，结构单一，消费观念以及消费方式也相对落后，这就促使农村文化消费水平较低。当下，随着农村经济社会的逐渐发展，农村生活水平逐渐提升，文化消费占据的比例也逐渐发生变化，拥有更多居民开始关注文化消费，借助文化消费促使自身生活质量得到有效提高。

(7)钻孔20分钟；

(8)翻面装夹及加工20分钟；

从内涵而言,可以把传统工艺看作若干工艺学学科分支的集合体。目前,我们把传统工艺分作十五个部类,即:工具器械制作,农畜矿产品加工,雕塑,营造,编织扎制,织染绣和服饰制作,陶瓷烧造,金属采冶和加工,髹饰,家具制作、造纸和笔墨砚制作,印刷,剪刻印绘,中药炮制,特种工艺和其他。这些大类既分属于硅酸盐、矿冶等学科,又作为分支集合成为传统工艺这一门学问。

(9)去毛刺；

主要包括广东沿阶草(Ophiopogon reversus)、地菍(Melastoma dodecandrum)、马蹄金(Dichondra repens)、肥肉草、禺毛茛(Ranunculus cantoniensis)、鸭儿芹(Cryptotaenia japonica)、蔓茎堇菜(Viola diffusa)等，适于阴湿林下和林间隙地等环境覆盖地面，同时也有一定的观赏价值。

加工所用夹具为精密平口钳，该夹具具有两个平行夹持面，主要目的靠两个工作面来保持工件的平行度、垂直度等形位公差，从而在快速装夹的过程中保证了零件的加工精度。

学生完成实验所需时间为5.5个小时，其加工工艺卡见表1。

丝氨酸/苏氨酸激酶Pim家族又被称为莫罗尼小鼠白血病病毒前病毒整合位点(Provirusintegration site for moloney murine leukemia virus，Pim)蛋白家族，其生物学本质为钙调蛋白激酶，在脊椎动物中广泛表达且序列保守。PIM家族有Pim-1、Pim-2和Pim-3三个成员，均含ATP锚的活化位点，通过磷酸化底物调控细胞凋亡和细胞周期[16]。

 

表1 改进前学生加工工艺卡

  

序号加工方式加工部位刀具名称刀具直径/mm刀角半径/mm主轴转速/rpm·min-1进给速度/mm·min-1切削深度/mm加工余量/mm程序名称1平面铣上表面合金铣刀250150012001.50.3Pmcx25.nc2平面铣上表面合金铣刀25015006000.30Pmjx25.nc3外形铣110*110合金铣刀12025001500270.4Wxcx12.nc4外形铣凸台外形合金铣刀1202500150050.4tutaiwcx12.nc5外形铣凸台内形合金铣刀1202500150050.4tutailcx12.nc6外形铣凹台合金铣刀1202500150050.4aotaicx12.nc7外形铣110*110合金铣刀100300010000.40Wxjx10.nc8外形铣凸台外形合金铣刀100300010000.40tutaiwjx10.nc9外形铣凸台内形合金铣刀100300010000.40tutailjx10.nc10外形铣凹台合金铣刀100300010000.40aotaijx10.nc11钻孔4-⌀10中心钻钻头2.58100100010000Zk10.nc12平面铣下表面合金铣刀2501500120050.5Xmcx25.nc13平面铣下表面合金铣刀25015006000.50Xmjx25.nc

4 改进后的加工工艺

由于本实验的局限性，文章只对学生加工工艺改动了一小部分，改进后的工艺卡如表2。

 

表2 改进后学生的工艺卡

  

序号加工方式加工部位刀具名称刀具直径/mm刀角半径/mm主轴转速/rpm·min-1进给速度/mm·min-1切削深度/mm加工余量/mm程序名称1粗铣上表面合金铣刀250150012001.50.3cx25.nc2精铣上表面合金铣刀25015006000.30jx25.nc3粗铣110*110合金铣刀25015001200270.5Wxcx25.nc4粗铣凹台凸台外形凸台内形合金铣刀2501500120050.5cx25.nc5半精铣110*110凸台外形凸台内形凹台合金铣刀100300015000.30.2bjx10.nc6精铣110*110凸台外形凸台内形凹台合金铣刀8030008000.20jx10.nc7钻孔4-⌀10中心钻钻头2.5810070010000Zk10.nc8平面铣下表面合金铣刀2501500120050.5Xmcx25.nc9平面铣下表面合金铣刀25015006000.50Xmjx25.nc

具体工序：

此方案的加工顺序是先粗加工后精加工，因为粗精加工相同区域均使用不同刀具。择取此方案，可以从根本深化生产有效性。外轮廓加工如图3所示。

(2)装夹及校正工件20分钟；刀具准备10分钟；

(3)加工上表面5分钟，粗加工外形轮廓30分钟，粗加工凸台外轮廓10分钟，粗加工凸台内轮廓及凹面10分钟；

(1)接到实训图纸，看图纸10分钟；完成造型30分钟，制定加工程序60分钟(不包括无限次修改程序时间)；

(6)粗加工凹面20分钟；精加工凹面5分钟；

1.2 观察指标及检测方法 患者均接受VADT化疗6个周期，治疗前后检测并比较贫血组和无贫血组、骨病组和无骨病组的Dickkopf-1水平。检测方法：稀释患者空腹血清和骨髓上清液，采用双抗体夹心酶标免疫分析法，通过ELX-800酶标仪检测，检测波长为450 nm。

(5)精加工外形轮廓15分钟，半精加工凸台外轮廓15分钟，半精加工凸台内轮廓10分钟，半精加工面8分钟；

(6)钻孔20分钟；

显效——餐后2h血糖处于8.0 mmol/L以内,FPG处于7.0 mmol/L以内,血糖得到稳定控制;有效——餐后2h血糖处于11.0 mmol/L以内,FPG处于8.0 mmol/L以内,血糖较治疗前明显控制但未基本稳定;无效——血糖控制效果未达预期目标。

(7)翻面装夹及加工20分钟；

(8)去毛刺清理机床。

改进后的实验所需时间在4小时以内。其原因在于：第一是因为利用了加工时间，在加工上表面的5分钟时间内可以把外形轮廓编程好，在加工外形轮廓的30分钟时间里可以把凸台内外轮廓做好程序，以此类推，节约了专门画图的时间；第二是改变了工艺，改进前与改进后所需时间之差除了思路不同外，最明显的是改变了加工工艺。从图4可以看出，学生在加工工艺中沿用轮廓线为基础进行轮廓的粗精铣，优点是：(1)开放轮廓采用在工件外圆弧进刀，(2)封闭轮廓采用螺旋下刀分层铣削，(3)采用分层铣削；缺点是：(1)粗铣没有运用直径较大的刀具；(2)是加工路线长，空刀时间多，加工效率低。

图5为改进的粗加工路线，改进后的加工工艺有几个特点：(1)运用了直径较大的刀具粗加工，(2)缩短了粗加工路线，提高了效率，(3)计算简便。

  

图4 学生加工工艺路线

  

图5 改进后的加工路线图

此次加工零件的主要结构为面、孔及圆弧，外形相对简单，加工工序趋于多元化特性。改进后的加工路线主要为粗加工，在加工上道工序的同时可以计算下一步工序加工路线，还可以从根本缩减装夹频次。为确保其零件的加工精度，压缩空程时间，降低不必要的定位偏差，根据刀具集中工序的举措对零件予以加工，也就是在一次装夹中，尽可能用同一个刀具加工出可加工的全部部位，在此基础上换刀加工剩余部位。明确进给路线的过程中，需确保被加工部件获得优异的加工精度及外层质量的先决条件下，力求计算简便，走刀路线短，空刀时间缩减，提高加工效率。

5 结束语

数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业[8]。数控人才短缺已引起中央领导、教育部、劳动与社会保障部等政府部门的高度重视。数控加工受到各高校的高度重视，高层次技能人才是当前制造业升级调整对人才的内在需求，高校应注意技术性与探索性相结合，引导学生理论联系实际，加强学生能独立分析问题和解决问题的能力的培养，使学生综合能力得到提高，以适应当前企业对创新，高技能人才的需求。

参考文献

[1] 乔建伟. 数控铣在典型薄壁零件加工中的应用及其质量管理[J]. 科技与创新, 2017 (24): 138-139.

[2] 赵莉丽, MasterCAM 在数控技术课程教学中的运用初探[J]. 电子制作, 2014(1): 202.

[3] 黄翔, 李迎光. 数控编程理论、技术与应用[M]. 北京：清华大学出版社, 2006.

[4] 黄荣杰, 吴波. 基于 DNC 的网络制造技术的研究与应用[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2006(10): 39-41+45.

[5] 关兵奇. 数控铣床加工工艺的探讨[J]. 中国科技博览, 2013(18): 586-586.

[6] 古阳. 基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J]. 全文版: 工程技术, 2016(5): 239-239.

[7] 刘仲海. 数控加工中的工艺与夹具设计若干问题探讨[J]. 科研, 2016(8): 175-176.

[8] 武晓辉. 浅谈数控技术的应用及发展[J].建设版: 祖国, 2014(4): 502-503.