本文摘要：【摘要】通过对KN95口罩机器的刀模零件进行加工工艺分析，提出采用四轴数控机床一顶一夹的装夹方法。对比常规粗加工方法与高效加工的方法，提出高效加工工艺进行加工。实践证明，该加工方案达到既定的技术目标，获得了很好的效益，为同类零件的加工提供了参
【摘要】通过对KN95口罩机器的刀模零件进行加工工艺分析，提出采用四轴数控机床一顶一夹的装夹方法。对比常规粗加工方法与高效加工的方法，提出高效加工工艺进行加工。实践证明，该加工方案达到既定的技术目标，获得了很好的效益，为同类零件的加工提供了参考。
【关键词】KN95口罩;机器刀模;数控加工;加工工艺
1零件工艺分析
首先对刀模零件进行工艺分析，从而确保数控铣加工工艺能够充分满足零件加工工艺的要求。在具体的工艺分析中，对零件的尺寸标注有着一个较为准确的理解，在数控铣削编程作业中，有效实现零件加工质量和效率的控制。加工材料为DC53。该刀模零件的主要功能是利用刀模刃口部分来切断已经压花成型5层布料。为了使切断效果比较理想，因此对刃口宽度均匀要求非常高，宽度需控制在0.1mm左右，不能太过于锋利，太过于锋利容易导致使用寿命短，也不能刃口宽度过于宽，宽度过大导致切断效果不良、效率低。
刀模左右两端Φ30mm处作用是安装轴承的，尺寸要求比较高，同时还得保证两端同轴度。同轴度过大导致工作不平稳，影响切断及零件寿命。长度250mm中间尺寸区域为切刀工作区域。通过了解刀模工作原理及加工要求，制定以下加工工艺，保证产品加工出来符合使用要求。
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2加工工艺确定
根据零件加工工艺分析，提出如下的加工工艺：(1)数控车加工刀轴两端顶尖工艺孔，为下工序磨床加工及数控铣削提供装夹及定位作用。接着车削刀轴外形，为了保证热处理后的变形导致工序加工不到位，需要单边保留0.5余量。(2)磨床加工外形保证各直径同轴度。(3)四轴数控铣加工刀模位置，留0.5余量，避免热处理后变形导致后续加工不到。(4)热处理，保证材料硬度达到HRC50~54度。(5)热处理后磨床加工保证轴承位置Φ30mm尺寸及外形Φ83mm尺寸至图纸要求公差范围内，保证同轴度及圆跳动在0.01公差范围内。(6)四轴数控铣精修刀模刃口至尺寸，保证刃口尺寸均匀。
3数控铣机床选择和装夹
数控铣编程作为数控铣加工工艺中的重要环节，要求编程人员能够对零件的曲线、尺寸和空间曲线进行分析，从而有效进行工艺编程，使得零件生产能够更好的满足生产要求。还应当注意对于零件的定位，实现对于零件加工精确性的有效控制。工程图尺寸分析选择型号为850立式四轴联动加工中心机床进行加工比较适合。在采用数控机床进行零件加工时，将其放置在适当的夹具上，从而有效避免由于零件位移造成的损失。
定位装夹的进行，需要工作人员能进行一个相对准确的计算，以确保能一次性装夹成功，尽量避免不必要的损失，有效实现零件加工准确性的提高。KN95刀模零件采用装夹方式为一顶一夹的常规装夹方法，如图2所示。装夹时需注意利用百分表检查直径83处圆跳动，保证跳动范围在0.01以内，不符合要求情况下需要校正，还要确保两端平行度在0.01范围内。
4数控铣削程序编制
由于KN95刀模零件形状主要是曲面为主，手工编程无法实现，程序编制选用SolidCAM软件进行编程加工。编程工艺流程如下：(1)四轴铣削粗加工时需保证整体余量0.5，注意对于毛坯余量的控制，从而尽量避免零件加工中存在的误差，有效实现零件加工准确性的提高。根据3D图分析粗加工使用D8R0.5圆鼻铣刀进行开粗加工。由于粗加工占据整个零件加工时间百分之60左右时间，所以粗加工需进行优化。
(2)确定加工坐标系，如图3所示加工坐标系需定义在直径83mm圆柱中心，可以保证后续再次加工，避免由于余量减少导致形状偏移加工不到位的情况。(3)轴铣削粗加工时需保证整体余量0.5，注意对于毛坯余量的控制，从而尽量避免零件加工中存在的误差，有效实现零件加工准确性的提高。根据3D图分析粗加工使用D8R0.5圆鼻铣刀进行开粗加工。由于粗加工占据整个零件加工时间百分之60左右，所以粗加工需进行优化。
4.1常规粗加工方法
常规加工方式是采用层降加工，每加工完一个切削深度，在继续下刀加工下一层深度。加工时间统计为2小时11分38秒。
4.2高效粗加工方法
高效加工方式是采用螺旋下刀到一个比较深的切削深度，主要通过侧刃切削加工方式进行加工。加工时间统计为40分16秒。通过磨床进行加工，以保证Φ83mm和Φ30mm两端安装轴承位置尺寸在公差范围内，同时保证同轴度及跳动在0.01范围内。精铣刀模刀口至尺寸，保证刃口在0.1mm宽度，按图2装夹示意图检查安装是否达到加工要求，保证同轴度及跳动在0.01范围以内。
在编制精加工数控程序时需注意考虑刀具磨损导致刃口宽度不均匀现象，刃口加工面需要按每层加工的方式。每个面深度加工完毕，再去加工另外一个面，这样的加工方式由于刀具加工时会磨损，导致刀模刃口部分尺寸不均匀，致使刀模使用时，切断效果不好。精加工刀具使用D3涂层平底刀，留余量0.1进行中光加工，精加工为了保证尖角位置圆角不能太大选用R1球刀作为最后精加工刀具。
5结语
当前数控加工技术正向着智能化、高精度化、高速化和柔性化的方向发展。新技术、新工艺不断出现，我国在高端机床制造、高精度加工、原材料生产等方面和国外的工业强国还有一定的差距。数控加工是一门学之不尽且实践性很强的技术，在实际工作中需要不断学习新工艺、新技术、新材料知识，不断进行经验总结并勇于创新，并提出新的加工工艺，以提高加工质量来获得好的经济效益。
参考文献
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作者：杨伟明
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