数控加工实例：曲面薄壁电极模的优化加工

曲面薄壁电极模的加工，是对具有一定高度、均匀排列的薄片且顶部呈曲面形状进行加工。此种加工方法广泛应用于注塑模具制造中，如计算机机箱内的散热片、电器中的散热窗口用各种注塑机壳内部的加强肋等。

1.曲面薄壁电极模的结构特点

1）电极模高度较高，最高点距底座上平面20mm，薄片的厚度仅为1mm。

2）电极模的奇峰部为曲面形状，各片之间的间隙为5mm，每个薄片的四周具有脱模斜度0.5°。

3）电极模外形尺寸为80mm×40mm×30mm，如图2-38所示。

机床采用VMC750加工中心，数控系统为FANUC0i-MA，机床最高转速n=8000r/min。

2.数控加工工艺

（1）工件的装夹与对刀 首先将方形的纯铜料80mm×40mm×30mm装夹在机用虎钳中，夹持量为5mm，然后对工件进行分中及对刀，并设置工件坐标系等，做刀加工前和准备工作。

（2）粗铣四周轮廓

1）切削用量：使用ϕ16mm平底铣刀，转速n=1000r/min，背吃刀量a_p=4mm，进给速度v_f=600mm/min。

2）加工顺序：对刀→粗铣薄片的四周，单边留0.5mm加工余量→粗铣下部底座外形轮廓，单边留0.5mm加工余量，下刀点选择在工件以外，采用圆弧式切入、切出的方式进行粗铣。刀具路径如图2-39所示，铣削中加乳化液进行冷却。

图2-38 电极模外形

图2-39 粗铣四周轮廓图

（3）粗铣顶部曲面(www.xing528.com)

1）切削用量：使用ϕ16mm平底铣刀，转速n=1000r/min，背吃刀量a_p=4mm，进给速度v_f=600mm/min。

2）粗铣顶部曲面，留0.5mm加工余量，加乳化液冷却，粗铣后的顶面如图2-40所示。

（4）精铣四周表面 使用ϕ16mm平底铣刀，转速n=1800r/min，背吃刀量a_p=3mm，进给速度v_f=500mm/min。精铣底座外形，将底座外形上的0.5mm余量铣掉。

（5）精铣顶部曲面 使用ϕ8mm球头铣刀，倾斜角45°，步距P=0.1～0.15mm，铣刀转速n=4000r/min，进给速度v_f=1000mm/min，采用平行曲面加工的编程方法，进行不提刀双向往复铣削方式，加工时加乳化液进行冷却润滑，曲面加工误差小于0.025mm，如图2-41所示。

图2-40 粗铣顶部曲面图

图2-41 曲面精铣刀具路径

（6）窄槽的加工（图2-42）

1）粗铣窄槽。使用ϕ4mm×2齿平底铣刀，底刃后角10°，铣刀伸出长度22mm，转速n=4000r/min，每齿进给量0.0625mm/z，进给速度v_f=500mm/min，先用插铣法粗插出窄槽，步距P=0.5mm，将四个槽全插铣一遍，加乳化液冷却润滑。

图2-42 窄槽加工路径

2）半精铣窄槽。使用ϕ4mm×4mm齿铣刀，转速n=4000r/min，每齿进给量0.05mm/z，进给速度v_f=800mm/min，每次背吃刀量a_p=5mm，分4次铣到全深20mm。采用顺铣，加切削液冷却润滑。

3）精铣窄槽。使用ϕ4mm×4齿铣刀，刀尖圆弧半径r_ε≥0.5mm，前角γ_o=15°，螺旋角β=35°，螺旋角大，使得切削刃锋利，减小背向力，减小薄片切削时振动和变形。

铣刀转速n=6000r/min，每齿进给量f_z=0.05mm/z，进给速度v_f=1200mm/min，背吃刀量a_p=1mm，第一刀选择背吃刀量0.5倍a_p=0.5mm，采用背吃刀量左右不对称的交错铣削法，这样加工面得到对面的支撑，可提高薄片铣削时的刚度，减小切削时的振动和变形。采用顺铣提高加工表面质量，铣削加工过程中要始终要加乳化液冷却润滑，防止粘刀。