非金屬復合材料數(shù)控系加工刀具路徑優(yōu)化

谷 巖,馮懿娜

西安航天復合材料研究所機加總裝中心

非金屬復合材料數(shù)控系加工刀具路徑優(yōu)化

谷 巖,馮懿娜

西安航天復合材料研究所機加總裝中心

數(shù)控加工采用數(shù)字信息對刀具的位移路徑進行控制，也就可以在加工過程中達到更加精確和更加統(tǒng)一的效果。而影響數(shù)控加工質量最為主要的一個因素就是刀具的路徑安排，這一因素決定著零件的形狀和輪廓是否能夠達到加工的要求。在此，本文對非金屬復合材料數(shù)控系加工刀具的路徑提出一些優(yōu)化措施。

非金屬符合材料；數(shù)控系；加工刀具

引言

數(shù)控加工是一種在數(shù)控機床上進行零件加工的工藝方法，與傳統(tǒng)的機床加工方式相比，數(shù)控加工最為明顯的一個區(qū)別就是加工過程的控制手段的不同，即數(shù)控加工采用數(shù)字化的信息控制刀具進行各種運動，從而可以對整個加工的過程進行調控和處理。而由于數(shù)字化后的數(shù)控加工具有更加精密的特點，因此，數(shù)控化機床加工可以更好的適應零件形狀多變、精度要求較高的加工任務，并且更容易的實現(xiàn)高效化和自動化的生產。

1 數(shù)控加工常見的問題

1.1 轉角處理困難

由于數(shù)控機床運行速度較快，因此在對某些要求較為精細的零件進行加工時，就可能會因為刀具運行速度過快，導致刀具在對零件進行切割時的運行軌跡發(fā)生畸變，使得工件的某些變化較為復雜的邊緣輪廓的加工不夠完全，導致加工后的零件質量不合格。另外，在對工件外輪廓的尖角處進行加工時，一般采用的加工方式都是先把零件大體的輪廓切削出來，然后再對尖角的外緣采取回轉一段曲線或是圓弧的方式加工成一個尖角，而刀具在回轉的過程中就極易因為初期設定不精確或是刀具運動速度過快使得尖角角度不符合加工要求。

1.2 不同處理之間銜接不順

在對非金屬材料零件進行加工時，由于零件各個部位的形狀和輪廓都各不相同，因此需要更換不同的刀具來達到零件加工的要求。每次銜接的過程都是由工人手動完成的，因此可以保證在更換刀具后對零件進行加工時，仍能得到很好的加工效果。但若是采用數(shù)控機床對零件進行加工，在需要根據(jù)零件的輪廓更換加工刀具時，往往是由機床自動更換的，這就可能導致機床在自動更換刀具的過程中由于刀具的移動速度過快導致刀具運行的軌跡不夠圓滑，不同刀具之間的連接軌跡不夠平滑，使得加工的效果受到影響。

1.3 機床和刀具過載

在對非金屬材料零件的轉角處進行加工時，為了不影響零件轉角處的加工質量，也避免由于刀具旋轉速度過快對刀具造成太大的荷載，使得刀具受到損壞，因此需要提前降低機床的運行速度。但在數(shù)控機床的加工過程中，很有可能會由于初期設置不合理或是由于刀具質量不過硬，導致在對零件轉角進行加工時刀具發(fā)生過載。

2 針對數(shù)控加工刀具路徑進行的優(yōu)化措施

2.1 加工方式的優(yōu)化

若是在數(shù)控加工的過程中采用傳統(tǒng)的順銑的加工方式，則極易產生“拉刀”現(xiàn)象，影響到加工的質量和效果。因此，在使用普通技術進行非金屬材料零件的加工時，一般都會采取逆銑的加工方式。而在數(shù)控加工中，由于數(shù)控機床在制造和設置的過程中都事先有效的抵消傳動系統(tǒng)在運行過程中產生的反向間隙，就可以使得傳動系統(tǒng)的運行與加工的狀態(tài)更加的契合。因此，在使用數(shù)控機床進行零件的加工時，就可以采用順銑的加工方式，使得順銑加工方式的優(yōu)點得到充分的體現(xiàn)，有效的提高加工的質量和效果。

2.2 刀具切入、切出方式的優(yōu)化

在加工過程中，刀具的切入和切出方式是非常的靈活多變的，一般有水平圓弧、垂直圓弧、直線切入、斜向切入等切割方式。而采用什么方式進行加工需要我們根據(jù)加工的實際情況進行選擇，要充分考慮到刀具的性能和加工材料的要求等。在進行非金屬材料的加工之前，我們一定要充分的考慮到切割碎屑的清理和排除，然后再確定刀具的運行路徑。因為加工非金屬材料一般會產生大量的碎屑，而碎屑的堆積會很大的影響到機床的運行，進而影響到刀具切割工作的質量。其次，我們要考慮到加工零件的形狀要求，因為有些切割方式僅僅只適合一些特定的零件形狀，而不能完成某些復雜輪廓的加工。切割的過程中一定要保證切割方式設置的精細程度，不要單純的為了節(jié)約切割步驟，減少切割時間而影響到加工的效果，使得產品的質量降低。

2.3 回轉輪廓加工路徑的優(yōu)化

在對非金屬材料進行數(shù)控加工的過程中，常常會碰見一些形狀結構特別奇怪的零件，這就需要加工人員首先認真的觀察零件的形狀，制定合適的加工方式。如果工件的輪廓中存在有內角轉折、窄槽等結構，就極其難以加工，若是按照傳統(tǒng)的加工方式進行加工則很可能會由于刀具荷載過大，而使得刀具變形或是損壞。因此，在需要加工這種輪廓類型的工件時，就應該選取直徑較小的刀具，并采取回轉的刀片運行軌跡進行切削，保證刀具在工作的過程中能保持較小的荷載，也能保證加工的質量能夠達到要求。

2.4 筆式加工的路徑優(yōu)化

筆式加工屬于粗加工之后的半精細的加工方式，是為了對已經(jīng)過初步加工的零件進行進一步的打磨和處理，使得零件表面的瑕疵較少，并能夠使零件具有一定的精度的一道加工程序。因此，筆式加工是零件加工中一項必不可少的步驟。筆式加工的主要內容是將粗加工過程中不能清除的加工余量清除掉，使得精加工步驟中零件各部位的加工余量能夠較為均勻。因此，筆式加工應該首先采用直徑較大的刀具清理凹槽或是拐角中存在的加工余量，然后再用直徑較小的刀具進行更加細致的清理，直到最終將余量幾乎完全除去。

結語

隨著技術和生產力的不斷發(fā)展，數(shù)控加工技術已經(jīng)成為了當前加工業(yè)中一種普遍的加工形式。而我們在工作的過程中，一定要勤于思考，多多總結經(jīng)驗，根據(jù)不同的加工情況選擇合適的加工方式，利用好數(shù)控加工的優(yōu)勢，提高加工的效率和效果。

[1]洪美琴.基于數(shù)控系統(tǒng)的刀具工作角度實時控制系統(tǒng)設計[J].新技術新工藝,2015,(3):39-41.

[2]李朝秀.數(shù)控機群的技術準備配送模式研究[J].機械工程師,2015,0(3):274-275.