數(shù)控銑削參數(shù)優(yōu)化技術(shù)研究及應(yīng)用

李曉萍++王宏宇++劉國航

【摘 要】數(shù)控加工程序大多數(shù)采用恒定的進(jìn)給速度進(jìn)行加工，在切寬、切深、每齒進(jìn)給量發(fā)生變化時，沒有相應(yīng)的變化，并且空走刀較多，加工效率低。經(jīng)過轉(zhuǎn)角處速度與前面加工的速度一致，在轉(zhuǎn)角處容易出現(xiàn)刀甚至刀具折斷的現(xiàn)象，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和刀具的壽命。論文基于VERICUT軟件的程序優(yōu)化模塊，摸索出適合現(xiàn)場機(jī)床的典型材料的加工優(yōu)化參數(shù)，總結(jié)出一套數(shù)控程序優(yōu)化方法，提高數(shù)控加工機(jī)床的總體加工效率。

【Abstract】Most of the NC machining programs adopt constant feed rate， and there is no corresponding change in width， depth and feed rate of each tooth. The speed at the corner is consistent with the speed at the front. It is easy to break the tool or even the tool， thus affecting the quality of the product and the life of the tool. Based on the program optimization module of VERICUT software， the optimum processing parameters of typical material suitable for field machine tools are explored， and a set of NC program optimization method is summed up to improve the overall machining efficiency of NC machine tools.

【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑削程序；優(yōu)化方法；研究；應(yīng)用

【Keywords】 NC milling program； optimization method； research； application

【中圖分類號】TG54 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0190-02

1 引言

按照數(shù)控程序的特點(diǎn)，分析數(shù)控程序的優(yōu)化原理。并結(jié)合公司數(shù)控加工程序的特點(diǎn)，探索出適合數(shù)控程序優(yōu)化的典型零件和典型程序的方法，得到數(shù)控程序優(yōu)化的要求和步驟。完成公司典型零件的數(shù)控程序優(yōu)化，提高機(jī)床的加工效率。

2 數(shù)控銑削程序優(yōu)化方法

2.1 降低總換刀時間

總換刀時間=換刀次數(shù)× 單次換刀時間

機(jī)床的單次換刀時間是固定的，減少程序的總換刀時間就需要減少換刀次數(shù)來完成。需要對程序統(tǒng)籌安排，在加工中同一把刀盡量一次完成他所加工的加工內(nèi)容，減少換刀次數(shù)[1]。

2.2 減少空走刀時間

空走刀時間=空走刀距離× 移動速度

空走刀距離是在程序編制時進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)以及刀具加工軌跡共同決定的[2]。需要在刀具軌跡中尋找最優(yōu)刀具軌跡，一般是在Catia中完成。動速度是在刀具空走刀時的運(yùn)行速度，需要在實(shí)際加工中進(jìn)一步判斷刀具路徑哪里是空走刀，哪里是實(shí)際加工速度。減少空走刀時間要盡可能的優(yōu)化刀具路徑減少空走刀的距離，提高空走刀的速度，達(dá)到減少空走刀時間的目的[3]。

2.3 降低加工時間

切削時間=粗加工時間+（半）精加工時間

粗加工是盡可能的快速高效去除余量，因此考慮粗加工時間按以下計(jì)算公式：

粗加工加工時間=切削總量/單位時間去除余量

切削總量一般是固定的，如何增大單位時間去除余量的速度是降低加工時間的關(guān)鍵。

3 幾種單位時間去除余量的方法

①恒定最大切削厚度：在切削條件下每分進(jìn)給被調(diào)整來保持恒定的最大切削厚度。

②恒定體積去除：調(diào)整每分進(jìn)給來保持體積去除率恒定體積去除率

③表面速度恒定：主軸速度被調(diào)整來保持恒定的切刀接觸直徑時恒定的表面速度，每分進(jìn)給量被調(diào)整來保持恒定的每齒進(jìn)給用于新的主軸速度[4]。

④空刀進(jìn)刀量：進(jìn)給量在材料外的運(yùn)動被設(shè)置為空刀進(jìn)給率，在材料內(nèi)的不改變。而（半）精加工時余量基本去除完畢，只留有外形或表面的余量，因此精加工時一般按照：（半）精加工時間=刀具路徑總長/走刀速度。

4 數(shù)控程序優(yōu)化方法的應(yīng)用

比較和分析，并利用Vericut軟件完成了數(shù)控程序的優(yōu)化，總結(jié)出適合優(yōu)化的程序要具備以下特點(diǎn)：

①程序在加工時多采用恒定的進(jìn)給速度進(jìn)行加工，零件去除效率不高。

②零件粗加工時間占總加工時間的比率大（大于50%）。

③零件去除余量大（50%以上）。

④程序中空走刀比較多。

以鋁合金側(cè)板類零件為例，介紹下我們的數(shù)控程序優(yōu)化流程（如圖1）：

步驟：

①首先要對零件特征、程序特征進(jìn)行檢測，當(dāng)符合程序優(yōu)化條件時可進(jìn)行程序優(yōu)化[5]。進(jìn)行程序優(yōu)化的零件特征應(yīng)盡量采用側(cè)板類零件、毛坯為預(yù)拉伸板的骨架、殼體等去除量大的零件。進(jìn)行程序優(yōu)化的程序應(yīng)符合程序沒有進(jìn)行優(yōu)化、粗加工時間占總加工時間比率大、程序空走刀比較多的程序。

②程序優(yōu)化前要對程序進(jìn)行預(yù)處理。梳理出將程序段中旋轉(zhuǎn)、鏡像等Vericut軟件不能進(jìn)行優(yōu)化的功能指令，利用CIMICO軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便Vericut軟件可以進(jìn)行優(yōu)化。查找出粗加工程序段，明確要優(yōu)化的內(nèi)容。在建立刀具文件時刪除不優(yōu)化的切削參數(shù)。

5 結(jié)語

對于VERICUT軟件的數(shù)控程序優(yōu)化，從加工主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削深度、切削寬度等因素，在切削加工過程中自動計(jì)算切削余量確定各個加工階段的最佳進(jìn)給速度。當(dāng)進(jìn)行Vericut優(yōu)化時，NC程序段中自動將程序路徑劃分許多小路徑并為每個小路徑自動插入優(yōu)化的進(jìn)給速度，而不會改變原來的刀具軌跡。程序優(yōu)化已經(jīng)準(zhǔn)備完畢后有兩種優(yōu)化模式可進(jìn)行操作，一種是學(xué)習(xí)已有的數(shù)控程序切削參數(shù)，提取出刀具的切削參數(shù)。另一種是已有的切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、完善出合適的切削參數(shù)。數(shù)控程序優(yōu)化后形成數(shù)控程序切削參數(shù)庫， 用*.tls格式存放在Vericut刀具庫中。

【參考文獻(xiàn)】

【1】孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

【2】王信義，等.機(jī)械制造工藝學(xué)[M]. 北京：理工大學(xué)出版社，1989.

【3】楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

【4】劉戰(zhàn)強(qiáng)，黃傳真，郭培全.先進(jìn)切削加工技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

【5】詹熙達(dá).CATIA V5數(shù)控加工實(shí)例精解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.