摘要：根据客户的资料要求，设计制作各类单件或小批量的展示手板。手板加工是近年来随着会展业的发展得到高速、高质的发展。 数控加工利用先进的数控机床设备，能进行快速精确的多种切削加工。本文以可视门铃手板的数控加工全过程为例，阐述数控铣削在手板加工 中的应用。...

根据客户的资料要求，设计制作各类单件或小批量的展示手板。手板加工是近年来随着会展业的发展得到高速、高质的发展。 数控加工利用先进的数控机床设备，能进行快速精确的多种切削加工。本文以可视门铃手板的数控加工全过程为例，阐述数控铣削在手板加工 中的应用。
1.数控铣削与手板加工
手板加工是指根据客房的要求（如工程图纸，电脑档案，构思图， 参考品，功能数据），利用先进的技术与设备，设计制作出各类手板如 汽车仪表盘、灯罩、公路电子标志设备、汽车电子配套件、搅拌器、微波 炉、文具盒、勺子、杯子等零部件手板。在新产品开发及产品换代进程 中，制作CNC手板模型是一重要且必不可缺少的环节，其作用如下： 使所设计的产品更直观地展现在设计师面前，便于发现设计中存在的 不足与缺陷，延展设计师们的创想；便于工程师们发现产品结构中存 在的工程、工艺问题，提出解决方案，优化产品结构及功能；开模板还 可作为产品模具生产的参照，使模具制造更准确、更快捷，缩短开发周 期，为产品抢占市场赢得先机；可作为展览会、交易会的实物展品，节 省企业的开发成本，而其中的数控铣床和加工中心担任着重要的角 色。本文以可视门铃手板的数控加工全过程为例，阐述数控铣削在手 板加工中的应用。
2.可视门铃的工艺分析

如图所示1-1，可视门铃的手板实物图，外观看是一个整体，但在 实际的加工和装配中是分成两件加工，如图所示1-2，加工完成后通 过过盈配合来合二为一。可视门铃的结构较复杂，有曲面、大小不一的 槽、盲孔和细小的排孔、定位块、字形等，且是薄壁的ABS双面加工， 又有外形美观的要求，如何设计、编程、定位与加工提出难题；因此对 设计与加工提出较高的要求。为了能满足此可视门铃手板的设计与加 工，本人应用了较为先进的设计软件PRO/E WF 3.0和加工软件 MASTERCAM 9.1进行前期的设计与编程，在精度、刚性都较好的加工 中心(法兰克系统)上进行数控铣削加工，具体工艺如下：
（1）MASTERCAM9.1调入图形时，可把两者放在一起进行处理，这样不但 减少的后处理和加工时间，还节省原材料，符合生产加工需要。
(2)可视门铃中有较多能通槽，这样不利于MASTERCAM的编程， 因而需要作一些辅助面(粉红色面)把它们进行封闭，如图所示2-1。

(3)两件放在一起，确定中间的间隙的大小，但还建立辅助面；同时要 反面加工，外形要预留定位余量，所以也要作一些辅助面，如图所示2-2。

移动图形，使工件原点和坐标原点一致：在图形上表面中心。 保存图形文件为A1。
工件围绕Y轴旋转180度，并移动图形，使工件原点和坐标原点一 致:在图形上表面中心。增加相应的加工辅助曲线，另保存图形文件为A2。
4.可视门铃的刀路编制和程序生成
4.1凹槽面内形的加工刀路编制
打开文件：A1，通过MASTERCAM分析功能，确定加工过程中所 用的刀具直径与长度，并在软件中设置好所需的刀具参数，设置每把 刀的铣削用量，如表所示1-1。为了方便刀具路径的管理，本人在编制 过程中把同一把的刀具路径放在同一个组别（这也是共同的方法）。下 面就进行刀具路径的新建(1)建立平面和定位外形的刀具路径——挖槽（一般挖槽）和外形 铣削，用于加工工件的上表面和定位所用到的外形面。放在组别1内。 主菜单下——T刀具路径——P挖槽——选择图形轮廓——D执 行————弹出挖槽（一般挖槽）参数设置对话框，如图所示3-1，选择预设 好的刀具M10的平刀，设置各参数。完成挖槽(一般挖槽）刀具路径的编 制。

主菜单下——T刀具路径——C外形铣削——选择图形轮廓（左 下角大孔的内径)——D执行——弹出外形铣削参数设置对话框，如 图所示3-4，选择预设好的刀具M6的平刀，设置各参数。完成外形 铣削刀具路径的编制。组合为组别4的刀路轨迹及组合。
主菜单下——T刀具路径——C外形铣削——选择图形轮廓—— D执行——弹出外形铣削参数设置对话框，如图所示3-2，选择预设 好的刀具M10的平刀，设置各参数。完成外形铣削刀具路径的编制。 组合成组别1的刀路轨迹及组合。
(2)新建组别2，建立凹槽面的粗加工的刀具路径 工-挖槽，用于凹槽面的开粗加工。自动存放在组别2内。 主菜单下——T刀具路径——U曲面加工——R粗加工
槽粗加工——选择A所有的U面曲——D执行——弹出曲面粗加 工-挖槽参数设置对话框，如图所示3-3，选择预设好的刀具M8的球 刀，设置各参数，确定——选择切削范围——D执行。完成曲面粗加 工-挖槽刀具路径的编制。组合为组别2的刀路轨迹及组合。

新建组别3，建立凹槽面的精加工的刀具路径——曲面精加 工-平行铣削，用于凹槽面的第一次精加工。自动存放在组别3内。
新建组别4，建立凹槽面的精加工的刀具路径——曲面精加 工-交线清角和外形铣削，用于第一次精加工时球刀留下的残料和大 孔的加工。自动存放在组别4内。
新建组别5，建立多个的加工刀具路径：挖槽（一般挖槽）、外 形铣削、曲面精加工-平行铣削、曲面精加工-等高外形，用于加工上述 刀具路径因刀具直径过大而未能粗、精加工到的细小槽面或通槽和再 次清角，这里只对曲面精加工-等高外形作文字的表述，其他刀路因与 上述类同，只需正确选择加工图形和范围，设置参数即可。自动存放在 组别 5 内 。
新建组别6，建立多个的加工刀具路径：外形铣削，用于加工 上述刀具路径因刀具直径过大而未能粗、精加工到的细小孔和细长 槽，这里只对一个外形铣削作文字的表述，其他刀路因与上述类同，只 需正确选择加工图形和范围，设置参数即可。自动存放在组别6内。
凹槽面内形的刀具路径的全部编制完成。可进行仿真模拟查看加 工效果。
4.2正面外形的加工刀路编制
打开文件：A2，通过MASTERCAM分析功能，确定加工过程中所 用的刀具直径与长度，并在软件中设置好所需的刀具参数。设置每把 刀的铣削用量，如表所示1-2。为了方便刀具路径的管理，本人在编制 过程中把同一把的刀具路径放在同一个组别（这也是共同的方法）。下 面就进行刀具路径的新建：
建立定位内形的刀具路径——外形铣削，用于加工工件定位 所用到的内形面。放在组别1内。选择预设好的刀具M5的平刀，设置 各参数。完成外形铣削刀具路径的编制。自动存放在组别1内的刀路 轨迹及组合。
新建组别2，建立正面外形的粗加工的刀具路径——曲面粗 加工-挖槽，用于正面外形的开粗加工。
弹出曲面粗加工-挖槽参数设置对话框，选择预设好的刀具M8的 球刀，设置各参数，确定——选择切削范围——D执行。完成曲面粗加 工-挖槽刀具路径的编制。如图所示3-5为组别2的刀路轨迹及组合。
(3)新建组别 3，建立多个的加工刀具路径：曲面精加工-等高外 形、曲面精加工-交线清角、曲面精加工-平行铣削、外形铣削，选择预
设好的刀具M3的平刀，用于因球刀未加工到的内槽面和清角，这里 的刀路因与上述类同，只需正确选择加工图形和范围，设置参数即可。
新建组别4，建立正面外形的精加工的刀具路径——曲面精 加工-平行铣削和曲面精加工-浅平面加工，分别用于左右两边的外形 面精加工。
新建组别5，建立多个的加工刀具路径：外形铣削、曲面精加 工-平行铣削、曲面精加工-交线清角，用于加工上述刀具路径因刀具 直径过大而未能粗、精加工到的细小槽面或通槽、文字、排孔和再次清 角，注意选择好加工的范围和外形铣削时的左右补正。正确选择预设 好的刀具M1的平刀，设置各参数。完成刀具路径的编制。
新建组别6，建立多个的加工刀具路径：外形铣削、曲面精加 工-等高外形，用于加工如图所示的转角位置、三个孔和一条槽，注意 选择好加工的范围和外形铣削时的左右补正。正确选择预设好的刀具 M1.5的平刀，设置各参数。完成外形铣削刀具路径的编制。
新建组别7，建立多个的加工刀具路径：外形铣削，用于对文 字的精加工及清角处理，这里不再作文字说明，注意选择好加工的范 围和外形铣削时的左右补正。正确选择预设好的刀具M0.5的平刀或 自磨的钢针，设置各参数。完成外形铣削刀具路径的编制。
新建组别8，建立多个的加工刀具路径：外形铣削、曲面精加 工-等高外形，用于加工左右两边的外形和对左边工件周边曲面作精 加工，注意选择好加工的范围和外形铣削时的左右补正。 正确选择预 设好的刀具M6的平刀，设置各参数。完成刀具路径的编制。
4.3加工程序的生成
打开文件：A1，按T刀具路径——O操作管理——弹出路管理窗 口，点击全选和执行后处理，弹出后处理程式，更改合适的后处理程序 式，按确定，分别以刀路组别生成6个程序（程序名可为A1-1、A1-2、 A1-3、A1-4、A1-5、A1-6)。察看程序的开头和结束，如有不合适的程 序段可人工作修改或删除。
打开文件：A2，按T刀具路径——O操作管理——弹出刀路管理 窗口，点击全选和执行后处理，弹出后处理程式，更改合适的后处理程 序式，按确定，分别以刀路组别生成8个程序（程序名可为A2-1、A2- 2、A2-3、A2-4、A2-5、A2-6、A2-7、A2-8 )。察看程序的开头和结束，如 有不合适的程序段可人工作修改或删除。
5.可视门铃的数控铣削加工
可视门铃的数控铣削加工前应作以下准备：因为加工的材料是 ABS，切削力小，切削容易，所以选用粘结的方式装夹定位工件；把一 块较大的塑料板700X400X40mm，利用沉孔、六角螺纹和T字块固定 在工作台上，再用20mm的铣刀进行平面铣削加工，最后用细磨沙纸 作轻打磨，去除铣刀凹凸不平的痕迹。准备四块小的ABS长方块 (30X30X15mm左右）。工件毛坯的大小因两件合一，并留有反面定位 余量，所以毛坯大小应为350X250X35mm的长方板料。根据刀路编制 时所用刀具直径和长度，准备相应的铣刀、卡簧和刀柄。
5.1凹槽面内形的加工步骤
分别在毛坯四角和中间位置涂上强力胶水（胶水不宜过多，否 则难以拆下，也不宜过少，否则容易在加工时松动脱落），平放在塑料 板上粘紧，注意找正。
分别在加工中心的刀库上安装加工所需的6把铣刀，并试切 分中对第一把刀，其余5把铣刀用Z轴对刀仪设置刀具长度补偿。如 下表2-1。
表2-1

刀具直径	M10平刀	M8 球刀	M6球刀	M6平刀	M3 平刀	M1 平刀
刀具号	T01	T02	T03	T04	T05	T06
长度补偿号	无	H02	H03	H04	H05	H06
加工程序	A1-1	A1-2	A1-3	A1-4	A1-5	A1-6

(3)主轴换上第一把刀M10平刀，利用DNC，电脑传输软件边传 边加工第一个程序A1-1，加工完成后，依次换刀和传输对应的程序加
 
工余下的内容直到完成全部的凹槽面内形加工。
石灰加水调成糊状，倒注到加工完成的凹槽面内形去，要均 匀，并适当加压，待石灰结变硬后（一般需10~15分钟，如果加水过 多，等待时间加长；如果加水过小，倒注未均匀已固），用M10平刀再 次也铣削平面，把高出的石灰膏去掉。
用铜棒垫上塑料轻敲工件，直至脱落。
反面定位加工
把准备好四块小的ABS长方块（30X30X15mm左右），根据工件 大小放在四个角上，校正位置后分别用强力胶水粘合（可以多加强粘 紧），主轴换上M5平刀，调出程序A2-1(这里可以知道在编制A2-1 的刀具路径时，为什么XY方向预留量为-0.05)，加工出定位所用的内 形面。用刮刀或磨沙纸清除残料和胶水迹，小心不要推动四个小定位 块，否则将重新定位铣削加工。
正面外形的加工步骤
把加工一面的半成品反转（注意前后方向，最好先前是做好标 记），在四个角和中间涂上强力胶水，平放在刚才加工四个小定位块中 间，均匀加压贴紧。工件装夹定位完成。
分别在加工中心的刀库上安装加工所需的8把铣刀，第一把 刀为反面定位加工所用，其余7把刀加工正面外形所用，因为定位面 已加工，并且工件已安装上去，所以从第二把刀开始XY方向不用对 刀，只需用Z轴对刀仪设置别另外7把刀具长度补偿。如下表2-2：
表2-2

刀具直径	M5平 刀	M8球 刀	M3 平刀	M6平 刀	M1 平 刀	M1.5 平刀	M0.5 平刀	M6平 刀
刀具号	T01	T02	T03	T04	T05	T06	T07	T08
刀具补偿号	无	H02	H03	H04	H05	H06	H07	H08
加工程序	A2-1	A2-2	A2-3	A2-4	A2-5	A2-6	A2-7	A2-8

(3)主轴换上第二把刀M8球刀，利用DNC，电脑传输软件边传边 加工第二个程序A2-2，加工完成后，依次换刀和传输对应的程序加工 余下的内容直到完成全部的正面外形的加工。
 
(4)加工完成，一般工件在最后会自动脱落，如果没有，可用塑料 轻敲使其脱落。
5.4铣削加工中注意事项
在数控铣削加工的实际操作中，如果对工艺理解不够或操作不熟 练，很完出造成废品，在加工过程中应注意以下事项：
工件的装夹定位要准确，否则后面的加工难以修正。
凹槽面内形的试切分中对刀可快速且准确。
正面对刀可用Z轴对刀仪或铣刀刀杆对塑料板，不用再试铣对刀。
反面工件装夹时一定注意方向，最好作上标记，否则打了石灰 膏就不能判断。
小直径铣刀加工时下刀与切削进给速度要尽量的小，最后在 面板上控制慢速下刀，发觉可以再手动提速。
加工过程不能加注切削液，但可以气冷。
加工过程中不能在某一位置长时间转动，否则很容易烧熔ABS。
因加工过程会产生大量的废料，所以要定期的用气枪吹走，以 防粘死，破坏工件。
6.结束语
随着现代制造业的不断发展，相信中国手板业将面临更大的机遇 与挑战，从设计到制造都更将与国际接轨，向更精、更快、更前发展，而 数控加工是当中不可或缺的重要组成部分。通过上文，我们不难发 现，加工中的切削用量都取得较大，加工速度得到大的提高，生产周期 大大的减少（约2.5小时），而且一些普通设备难以加工的地方也可以 轻松加工，因而可见数控铣削加工中心因其强大的功能和高性能，得 到了越来越广泛的应用，掌握和应用数控加工技能，对手板的加工有
着重要意义。