對于數(shù)控銑床切入切出編程方法的應(yīng)用

孫茂原

摘 要：機(jī)械產(chǎn)品中的眾多零件都有內(nèi)外輪廓的基本外形，內(nèi)外輪廓的精確性伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)進(jìn)步，愈發(fā)提高。內(nèi)外輪廓的精確性會受到輪廓加工中的進(jìn)刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)位置的重要影響，一旦進(jìn)刀退刀的加工方法不對或不準(zhǔn)確，零件報廢率便會提升，嚴(yán)重影響出產(chǎn)工件質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量、工程效率。工件加工過程中，圓弧切入切出法是應(yīng)用廣泛的編程方法。但目前，既成數(shù)控系統(tǒng)基本沒有成熟的指令，因此在加工中的加工人員的程序編寫成為研究的重點(diǎn)。本文結(jié)合實(shí)際， 在數(shù)控加工中進(jìn)退刀問題進(jìn)行探討， 并總結(jié)選用原則，提升加工效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程；切入切出；刀具半徑補(bǔ)償

1.引言

數(shù)控銑削加工的工藝設(shè)計是在普通銑削加工工藝設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)。一般情況下，某個零件并不是所有的表面都需要采用數(shù)控加工，應(yīng)該根據(jù)加工要求和企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，來確定加工要求，例如，由直線、圓弧、非圓曲線及列表曲線構(gòu)成的內(nèi)外輪廓；空間曲線或曲面等。機(jī)械產(chǎn)品中的眾多零件都有內(nèi)外輪廓的基本外形，內(nèi)外輪廓的精確性伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)進(jìn)步，愈發(fā)提高。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，這種精度的需求在一定程度上得到滿足，CAD等制圖軟件的發(fā)展為這種可能的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。工件的曲面造型設(shè)計和加工造型的實(shí)現(xiàn)越發(fā)容易，工件的高精度設(shè)計需求得到實(shí)現(xiàn)。很多軟件具有實(shí)體造型功能，例如UG、MasterCAM等。實(shí)體造型具備不可替代的方便性、靈活性和快捷性，基于此，數(shù)控過程中的造型設(shè)計和制造得到廣泛應(yīng)用。工件的實(shí)體造型形成的曲面，在一定程度上影響進(jìn)退刀的精度，并影響高品質(zhì)生產(chǎn)效率。本文基于此重點(diǎn)研究曲面工件數(shù)控加工進(jìn)退刀編程方法。

切入切出路徑是刀具從工件外輪廓進(jìn)入內(nèi)部和加工完將刀具引出到輪廓外邊的過渡段。數(shù)控銑床加工內(nèi)外輪廓的方法一般有兩大方向，一個是直線切入切出，另外一個是圓弧切入切出方法。直線切入切出編程法是最基礎(chǔ)的方法，它的主要特性適用于初學(xué)者練習(xí)編程，簡單易學(xué)但精度較低。但是在實(shí)際生產(chǎn)時，工件的精度要求較高，因此，直線切入切出并不適用，一般情況下都會采用圓弧切入切出的方法來編程?？紤]到現(xiàn)在市場上僅有德國的海德漢數(shù)控系統(tǒng)等少數(shù)系統(tǒng)具有成熟指令，因此大多數(shù)依舊需要工作人員實(shí)體進(jìn)行加工程序的編寫。

2.對刀點(diǎn)選擇

對于數(shù)控機(jī)床來說，確定刀具和工件的相對位置對后期編程的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。而這一位置的實(shí)現(xiàn)就是通過對刀點(diǎn)。對刀點(diǎn)是確認(rèn)刀具和工件相對位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。目前對刀點(diǎn)的選擇原則包括：程序編制更簡單；容易找正、便于確定加工原點(diǎn)的位置；檢驗(yàn)方便、可靠的位置；加工精度應(yīng)提高。

對刀點(diǎn)既可以設(shè)計在加工零件上，也可以設(shè)置在機(jī)床上，最好設(shè)置在設(shè)計基準(zhǔn)或者工藝基準(zhǔn)上。比如常見的以外圓或孔定位的零件就可以取其中心與端面的交點(diǎn)。數(shù)控銑床的對刀過程可以劃分為以下步驟：一是機(jī)床回參考點(diǎn)，確認(rèn)機(jī)床坐標(biāo)系；二是裝夾工作毛坯；三是對刀測量；四是計算設(shè)定值。換刀點(diǎn)在選擇上采取手動換刀，因此換刀點(diǎn)要設(shè)計在零件外面。

3.切入切出方法

一是沿延長線切入切出。常見零件輪廓基本由直線圓弧組成，在交界處會出現(xiàn)棱角，沿著相交元素的延長直線或者弧線進(jìn)行切入切出的方法就是沿延長線切入切出。

二是沿切線切入切出。針對平面凸臺零件，如果輪廓是圓弧，無棱角，無延長線，那么就可以做切線，并由切線切入，加工后反向切出，減少刀痕。

三是沿切圓弧切入切出。針對平面凹槽類工件，在從內(nèi)測圓弧切入，加工后從另一端切出，減少刀痕的方法就是沿切圓弧切入切出。

4.加工進(jìn)退刀方式的選用原則

一是若待加工曲面邊界敞開、無夾具，應(yīng)延伸曲面或者設(shè)計更大范圍的覆蓋曲面，從外圍邊界開始加工。直線走刀，這種方法程序段少最大限度保證母線的直線度，直紋造型。

二是若待加工曲面邊界受限，那么這時候刀具做不到任意進(jìn)退，這時就要盡量減少干涉的出現(xiàn)。

三是若要二維加工精度要求較高的零件曲面，不可垂直法向切入。這個時候應(yīng)當(dāng)接觸零件的曲面的延長線。再從延長線角度進(jìn)行切入，打造高質(zhì)量零件。這個時候，進(jìn)退刀也都要從延長線角度出發(fā)（如圖2）。若為沿延長線，而是沿法向切入，工件便會落下刀痕。同時，在加工過程中要連續(xù)，不要停頓出現(xiàn)接刀痕（如圖3）。若不可避免發(fā)生垂直刀法，就要讓刀具遠(yuǎn)離工件，再進(jìn)行垂直切入，同時建立刀補(bǔ)。

四是銑削內(nèi)槽封閉曲面的切入或切出不可外延，要求沿曲面法線走刀（圖4）。

五是三維銑削加工的走刀可以劃分為潛入式進(jìn)退刀、水平進(jìn)退刀、法向進(jìn)退刀、切向進(jìn)退刀共4種方式。這四種方式具有不同特點(diǎn)，其中，潛入式進(jìn)退刀適用于凸型面，水平進(jìn)退刀刀具切入和切出都是平行于平面的。法向進(jìn)退刀的引導(dǎo)線事法向于被加工表面的，而與之存在明顯區(qū)別，切向進(jìn)退刀的事引導(dǎo)線切于被加工表面的。

5.曲面進(jìn)退刀方式選擇及數(shù)控生成

在實(shí)操中，進(jìn)退刀方式涉及到三種：一是垂直進(jìn)退刀。球頭銑刀用行切法，就是說，球頭銑刀加工工件廓后，其產(chǎn)生的切點(diǎn)軌跡是一行一行的。如果進(jìn)刀點(diǎn)采取垂直方式切入，刀具是自上向下鉆到工件表面，一般不被使用。二是采用近似的方法使每行進(jìn)退刀從曲面外進(jìn)行。三是以比被加工曲面大的曲面生成刀具軌跡。生成曲面的同時，以大曲面覆蓋或延伸并進(jìn)行刀具軌跡生成，這一方法并被廣泛采用。數(shù)控程序的生成和加工就是要在加工模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)床設(shè)置、刀具設(shè)置、加工方法設(shè)置等等參數(shù)設(shè)置，在這之后設(shè)定曲面的加工范圍，創(chuàng)建刀具路徑。

參考文獻(xiàn)：

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