HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B
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滚柱导轨 方型系列LMR-R/LR系列 
LMR20R  LMR25R  LMR25LR  LMR30R  LMR30LR  LMR35R  
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LRS26126 LRS38134 LRS38206 LRS65210 LRS85280
RUS26086B RUS26102B RUS26126B RUS38164B
RUS38206B

LR2560Z LR2670Z LR2764Z LR3070Z LR3896Z
LR40100Z LR40125Z LR52410Z LR52203Z
LR76198Z LR104280Z LR124333Z

LR3475C LR47104C LR64140C

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B在航空 、汽車、電子電器等工業範疇，要求提高

零部件的強度與剛度、韌性、抗腐化抗斷裂本領，同時低沈它們的重量。爲此，普遍利用輕合金質

料制成的薄壁團體布局件．它們還可以淘汰零件總數和裝置事情量。但是，薄壁團體布局件質料切

除率高達90%以上，必要開心控制加工變形和提高效率，對呆板加工提出了高新技能要求。
高速切削是當今天下先輩制造技能之一。它加工效率高，切削力小，試件外貌溫度低，可以大概提

高加工精度，特別得當加工薄壁團體布局件，外洋一個典範的應用實例，便是議決高速銑削波音和

空中客車灰機機身團體布局件，使肋片厚度明顯減薄，高度增大，有效減輕了灰機的自重而低沈耗

油量，終實現了遠東至西歐中間不著陸的洲際直飛。國內高速切削的應用開辟尚處于起步階段。本

文針對鋁合 連波導試件，探究薄壁團體布局件的高速銑削工藝優化問題。
1 試驗任務、條件與工藝要領
1
圖1 三連波導反面

1
圖2 C1200U 高速銑削三連波導正面

試驗任務
HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B圖1表現三連波導成品，其小壁厚2mm，質量2.35kg，

屬于典範的多筋薄壁團體布局件，毛坯質料爲防鏽鋁LF21(GB1173-86)長方體板材，屬于一種塑性

鋁合金，質量約12.25kg，議決銑削加工被“掏空”，質料切除率爲80.8%，其質料硬度爲45HB，抗

拉強度180MPa，伸長率12%。
金屬切除量大，成品壁薄，剛度低，加工中必要辦理的緊張問題是控制和減小變形。接納平凡速度

數控銑削工藝要領，加工時間長達50h ，必要中間熱處理懲罰以消除加工應力、控制變形，因此，

加工中還必要開心提高加工效率、收縮時間和低沈成本。
根據外洋資料報道，對付抗拉強度顯著低于鋼鐵質料的鋁合金，可以接納高速切削來完成全部粗、

精加工任務；從工序會合原則出發，便是僅僅利用一台高速切削加工中間。
試驗條件
試驗接納德國Hermle C1200U型五軸聯動高速銑削加工中間，如圖2所示。它的緊張事情參數是：主

軸轉速n=20～24,000r/min，大輸出功率爲23kW，扭矩爲 79Nm；沿x，y，z軸的行程分別爲1,200，

800，500mm，大直線進給速度30m/min，大加速度4m/ s-2，定位精度0.01mm; A軸擺動範疇-97°～

15°, C 軸爲事情台，360°轉動；事情台面直徑800mm，承載本領1t。CNC(謀略機數控)體系爲德

國Heidenhain iTNC 530，謀略處理懲罰一條數控指令的速度，從上一代體系的4ms低沈到0.5 ms，

機床備有30個位的庫，以及激光式具在線檢測體系，和打仗式工件在線檢測、數據紅外無線傳輸的

裝置。
試驗加工前，首先接納安置在高性能微機事情站上的UG NX版CAD/CAM軟件體系完成試件三維造型，

然後如下文介紹訂定高速銑削加工工藝，再利用UG NX生成軌文件、數控編程和後置處理懲罰．所

得到的數控加工步調議決網絡傳送到機床CNC數控體系後，顛末試運行和須要的修改增補，才用于

試驗加工。
高速銑削工藝
控制加工變形
HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B影響加工變形的因素許多，包羅毛坯的構造布局、纖

維走向和內應力散布，加工中的種種作用力、熱以及所引起的試件物理與化學變革等。要控制和減

小加工變形，必要合理制備或選擇毛坯，合理選擇裝夾要領，對毛坯或半成品熱處理懲罰，並議決

合理擺設工序和走蹊徑、合理選用具與切削用量參數、合理冷卻潤滑，來低沈切削力和切削溫度。

本文試驗研究不涉及毛坯的制備或選擇，並且以省略中間熱處理懲罰工序爲目的之一以下偏重討論

其他工藝優化步伐。
裝夾要領
三連波導外形尺寸爲791mm×156.8mm×32mm，長寬面積與厚度尺寸之比不算特別大。經太甚析比力

和實行，用壓板從毛坯兩側工藝通槽的 4個作用點把它壓緊在機床事情台上(如圖2所示)，可以有

效 備試件變形，而且方便省時，不必要制造專用夾具。高速銑削鋁合金質料切削力小，恰當減小

夾緊力有利于 備裝夾變形。要是試件長寬面積與厚度尺寸之比很大、剛度很低，大概必要增設大

量夾緊點和制造專用夾具．試件的裝夾步伐每每會成爲工藝要害之一。
工序擺設和走蹊徑
三連波導正反兩面都有型腔和長槽，中部還出現兩組工字形通槽，如圖2所示。以是，擺設工序時

，必要服從分面加工和粗精加工離開的原則。此中，又以分面加工優先，即加工完反面再加工正面

，僅僅重複裝夾一次；在一次裝夾中完成試件一壁的全部粗精加工工序。其目的在于淘汰重複裝夾

即找正試件次數，提高精度和效率。
1
圖3 圓弧或傾斜地徑向切入、切出試件

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B爲克制在薄壁試件一個局部連續深入一下子切除大量

質料，而造成應力散布急劇變革以致加工變形，粗精加工都遵照分層切削的原則；銑切人試件到達

某一深度後，在屬于同一範例而分開的各型腔或長槽內依次走一遍．此中，擺設走蹊徑盡大概分身

到連結總體多少對稱和薄壁兩側對稱。在具的切入要領及走蹊徑、切削用量參數方面，粗精加工有

不少變革．高速切削相對活動速度高，讓銑圓弧或傾斜地徑向切入試件(如圖3所示)，大概軸向螺

旋地進 (如圖4所示)，有利于連結切削進程安穩，提高加工精度和外貌質量，延伸具壽命．本次試

驗粗加工型腔、首軸向切進毛坯實體時，接納了與上平面夾角小于 5°的傾斜進要領．精加工切深

小，螺旋或傾斜進而不外切比力困難，以是讓銑直接沿軸向降落。精加工的位軌迹形成終表面外貌

，要克制緊貼在外形表面上進退。別的，精加工必要切除粗加工殘留的地區(亦稱爲剩余質料銑切)

，具的直徑D比力小。
具
試驗加工緊張接納國際著名具廠家適于切削鋼、鑄鐵、塑性鋁合金等多種工件質料的團體硬質合金

具，外有TiCN塗層。它們精度高，動平衡不壞，壽命長，對控制變形、提高加工精度和外貌質量孕

育産生了良不壞結果，由于試件的底和壁都薄，加工中利用平底立銑，以克制帶圓角立銑切削時孕

育産生向下的作用力，造成試件底部翹曲變形。
切削用量
與平凡速度銑削加工雷同，高速銑削粗加工仍以提高質料切除率爲主，一樣平常其軸向切深ap、徑

向切深ae和每齒進給量fz比力大；而精加工以到達加工精度和外貌質量爲主，切削速度vc更高。
1
圖4 軸向螺旋進與分層圍繞走

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B議決調研和切削力、切削溫度試驗測試，確認高速銑

削塑性鋁合金質料時，應當選取銑削線速度vc＞1,583m/min，大概至少選取vc＞804m/min，以便使

切削力和切削溫度隨著vc提高顯著降落，同時減小加工變形、提高加工質量和效率。限于銑直徑、

具懸伸和環境溫度等制約條件，試驗中主軸轉速未到達高值，實際vc max≈1,13lm/min。
試驗測試進一步表明，減小軸向切深、恰當增大徑向切深尤其是進給量，有利于低沈切削力和切削

溫度以及控制加工變形。因此，試驗加工中各道工序的ap≤1mm，並且由粗加工至精加工依次遞減

．原則上，ae=0.75D，銑型腔和槽首切入實體時，ae=D，而受槽脫期制，二次走通常ae＜0.75D。
銑型腔時，D較大強度較高，fz=0.107～0.200mm，成形銑腔體斜面的fz=0.094mm，而銑槽時，D小

強度低．顛末試驗，選取fz=0.048～0.072mm．此中，當D=3mm時，fz=0.048～0.056mm，可以克制

銑折斷。
以上每齒進給量與平凡速度銑削工況下相當。但本次試驗主軸轉速n高達15,600r/min。根據進給速

度謀略式vf=fzZn/1,000=fzZvc/pD(Z是銑齒數)，可以算得vf=3～6m/min，大大高于平凡速度銑削

。小軸向切深，大進給速度，是高速切削加工的另一個根本特征，也是同時實現減小加工變形、提

高加工質量和效率的一個根本前提。
銑削要領與冷卻潤滑
毛坯沒有粗糙牢固的外皮。試驗測試表明，順銑要領切削力明顯低沈，並且理論分析和文獻指出，

它有利于形成切屑、連結切削進程安穩以及提高加工外貌質量。
加工塑性鋁合金接納高效乳化切削液冷卻潤滑，有利于低沈切削力和切削溫度，並可 備切屑粘結

在團體硬質合金銑上不能疏散而使具報廢。
提高加工效率
如上所述，許多控制加工變形的工藝步伐，包羅優先思量分面加工，粗精加工離開，大進給速度等

，可以大概同時提高效率，收縮加工時間。
除此之外，擺設工序要過細盡大概淘汰換次數。本次試驗把清角合並爲一道工序，放到每一壁加工

的後，節省時間而不影響加工質量。
確定高速銑削加工走蹊徑，首先必要過細克制突然變化走偏向和進給速度；接納圖4所示的分層圍

繞走，可以克制傳統往複式走換向時的急停急動造成打擊，也沒有閉環走後每次必要橫向移動一小

段距離孕育産生的接 ，因此，加工效率和質量高，具壽命長。
2 試驗結果
HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B議決采取以上工藝優化步伐，試驗加工三連波導省略

了中間熱處理懲罰工序，粗精加工統共耗時14.13h ，低于預定的優化目的時間16h。
用三坐標測量儀和外貌粗糙度儀檢測，成品型腔緊張形狀和位置尺寸精度合格。以正面作基准，測

量到的反面不屈面度爲0.16mm，外貌粗糙度Ra≤1.6μm，都到達了圖紙要求。
本試驗研究表明，應用高速銑削技能加工薄壁團體布局件，可以有效地控制和減小加工變形，並且

大幅度提高效率，收縮時間。要害的工藝關鍵，在于毛坯，工件裝夾，工序擺設，走蹊徑，具與切

削用量參數，銑削要領與冷卻潤滑．此中所謂高速，首先雖然是機床高的切削速度與主軸轉速，但

它還必要具備高的軸向進給活動速度和加速度，以及CNC數控體系高的謀略處理懲罰速度，CAD/CAM

軟硬件體系高的謀略機資助造型和編程速度。
  數控車床通常連續實行種種切削加工，架在換時前一具尖位置和新換的具位置之間會孕育産生差

異，具安置也存在誤差、具磨損和尖圓弧半徑等誤差，若倒黴用具補償成果予以補償，就切削不出

切合圖樣要求形狀的零件。別的，合理利用具補歸還可以簡化編程。數控車床的具補償可分爲兩類

，即具位置補償和具半徑補償。

1 具位置補償

加工進程中，若利用多把具，通常取架中間位置作爲編程原點，即以架中間! 爲步調的肇始點，如

圖1所示，而具實際移動軌迹由具位置補償值控制。由圖1（a）可見，具位置補償包羅具多少補償

值和磨損補償值。




圖1 具位置補償

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B由于存在兩種情勢的偏移量，以是具位置補償利用兩

種要領，一種要領是將多少補償值和磨損補償值分別設定存儲單元存放補償值，其格局爲：



另一種要領是將多少偏移量和磨損偏移量合起來補償，如圖（b）所示，其格局爲：



總補償值存儲單元編號有兩個作用，一個作用是選擇具號對應的補償值，並實行具位置補償成果；

另一個作用是當存儲單元編號00時可以取消位置補償，比方T0100，表現消去+號具當前的補償值。

圖2表現位置補償的作用，圖2中的實線是架中間A 點的編程軌迹線，虛線是實行位置補償時A 點的

實際軌迹線，實際軌迹的方位和X、Z軸的補償值有關，其步調爲：

N010  G00 X10 Z-10 T0202；
N020  G01     Z-30；
N030      X20 Z-40 T0200；




圖2 具位置補償作用

數控車床體系具布局如圖3所示，圖3中P爲假想尖，S爲頭圓弧圓心，r爲頭半徑，A爲架參考點。




圖3 車布局

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B車床的控制點是架中間，以是具位置補償始終必要。

具位置補償是用來實現尖圓弧中間軌迹與架參考點之間的轉換，對應圖3中A與S之間的轉換，但是

實際上我們不能直接測得這兩此中間點之間的距離矢量，而只能測得假想尖! 與架參考點$ 之間的

距離。

爲了輕便起見，沒幹系假設頭半徑r=0，這時可接納具長度測量裝置測出假想尖點P相對付架參考點

的坐標和，並存入具參數表中。



式中：——— 假想尖P點坐標；
（X，Z） ——— 架參考點A的坐標。
至此很容易寫出具位置補償的謀略公式爲



HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B式中假想尖P的坐標實際上即爲加工零件軌迹點坐標，

可從數控加工步調中得到。此時，零件表面軌迹經式（2）補償後，即能議決控制架參考點A來實現

。
對付圖3中r≠0的環境，在舉行具位置補償時，不光必要思量到頭圓弧半徑的補償，而且還要思量

到具的安置要領（具體見2.2）。

2 具半徑補償

方式加工步調時，一樣平常是將尖看作是一個點，然而實際上尖是有圓弧的，在切削內孔、外圓及

端面時，尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但在切削錐面和圓弧時，則會導致具的行走軌迹與編程軌

迹不相符合，而有一差值。圖4表現圓弧尖有半徑補償和無半徑補償時的軌迹。從圖中可以看出，

接納假想尖P編程時，具圓弧中間軌迹如圖4中雙點劃線所示，具實際加工軌迹和工件要求的表面形

狀存在誤差，誤差大小和圓弧半徑r有關。若接納具圓弧中間編程並利用半徑補償成果時具圓弧中

間的軌迹是圖4中的細實線，加工軌迹和工件要求的表面相稱。




圖4 圓弧尖有半徑補償和無半徑補償時的軌迹

因爲車的安置和多少形狀較龐大，下面議決幾個方面作進一步敘述。

2.1 假想尖P的方位確定
假想車尖P相對圓弧中間的方位與具移動偏向有關，它直接影響圓弧車補償謀略結果。圖5是圓弧車

假想尖方位及代碼。從圖中可以看出，尖P的方位有八種，分別用1~8八個數字代碼表現，同時劃定

，尖取圓弧中間位置時，代碼爲0或9，可以明白爲沒有圓弧補償。



圖5 圓弧車假想尖方位及代碼

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B2.2 圓弧半徑補償和位置補償的幹系
要是根據架中間A點作爲編程肇始點，不思量圓弧半徑補償，則車在X軸和Z軸補償值根據圖1（b）

所示要領確定。既要思量車位置補償，又要思量圓弧半徑補償，此時車在X軸和Z軸的位置補償值可

以根據圖6所示要領確定，而將具的圓弧半徑r值放入相應的存儲單元中，在加工時數控裝置自動舉

行圓弧半徑補償。在具代碼T中的補償號對應的存儲單元中，存放一組數據：X軸Z軸的長度補償值

，圓弧半徑補償值和假想尖方位（0~9）。操作時，可以將每一把具的四個數據分別輸入具補償號

對應的存儲單元中，即可實現自動補償（表1）。




圖6 圓弧車位置補償

表1 具補償值



2.3 圓弧半徑自動補償軌迹
具半徑是否補償以及接納何種要領補償，是由G指令中的G40、G41、G42決定的：
G40———具半徑補償取消，即利用該指令後，使G41、G42指令無效。
G41———具半徑左補償，即沿具活動偏向看，具位于工件左側時的具半徑補償。
G42———具半徑右補償，即沿具活動偏向看，具位于工件右側時的具半徑補償。
圖7是利用圓弧半徑補償時具補償進程。
圖7中具補償的步調格局爲：

G40__； 消除補償；
G41__； 半徑補償肇始步調段；
   __；


圖7 具補償進程

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B從圖7可以看出，在肇始步調段中，具在移動進程中漸

漸加上補償值。當肇始步調段結束之後，具圓弧中間停頓在步調設定坐標點的垂線上，距離是半徑

補償值。

3 數控車床不具備具半徑補償成果時的具補償謀略

當數控車床沒有具半徑補償成果時，用圓頭車加工工件時，就要用謀略的要領來求解具半徑補償量

。

3.1 按假想尖編程加工錐面
如圖8所示，若假想尖沿工件表面AB移動，即與AB重合，並按AB尺寸編程，則肯定孕育産生圖8（a

）中ABCD殘留誤差。因此按圖8（b）所示，使車的切削點移至AB，並沿AB移動，從而可克制殘留誤

差，但這時假想尖軌迹與表面在Z偏向相差了△z。



式中：r爲具圓弧半徑；θ爲錐面斜角。
因此可直接按假想尖軌迹的坐標值編程，在x偏向和z偏向予以補償△z即可。


圖8 車錐面補償表示圖

3.2 按假想尖編程加工圓弧
當車削圓弧外貌時，會出現如圖9所示的環境。圖9（a）爲車削半徑爲R的凸圓弧，由于P的存在，

則尖# 點所走的圓弧軌迹並不是工件所要求的圓弧形狀。其圓心爲“”，半徑爲“R+r”，此時編

程人員仍按假想尖P點舉行編程，不思量尖圓弧半徑的影響，但要求加工前應在補值上給Z向和X向

分別加一個補償量r。同理，在切削凹圓弧，如圖9（b）時，則在X向和Z向分別減一個補償量r。


圖9 車圓弧補表示圖

3.3 按尖圓弧中間軌迹編程
圖10所示零件是由三段凸圓弧和凹圓弧構成的，這時可用虛線所示的三段等距線舉行編程，即
圓半徑爲圓半徑爲圓半徑爲，三段圓弧的盡頭坐標由等距的切點幹系求得。這種要領編程比力直觀

，常被接納。


圖10 按尖圓弧中間編程

4 結束語

HIR导轨方型滑块LMR20R LMR45LR RUS38164B具補償成果的作用緊張在于簡化步調，即按零件的表

面尺寸編程。在加工前，操作者測量實際的具長度、半徑和確定補償正負號，作爲具補償參數輸入

數控體系，使得由于換或具磨損帶來具尺寸參數變革時，雖照用原步調，卻仍能加工出合乎尺寸要

求的零件。別的，具補償成果還可以餍足編程和加工工藝的一些特別要求。