探析數控銑外輪廓加工下刀點的優(yōu)化問題

李 毅

（河南經濟貿易技師學院 河南新鄉(xiāng) 453000）

1 常規(guī)設置下刀點

下刀點是數控加工程序中必須要設置的。下刀點應位于工件以外，并和工件構成一定的關系。例如，在毛坯為100*100*30mm的45#鋼上加工外輪廓為整圓R40mm（加工深度為3mm）時，假設設計基準在毛坯上表面的中心處（即工件坐標系零點（X0，Y0，Z0）），刀具為Φ12的硬質合金立銑刀。根據以上已知條件，我們不難得出：采用圓弧切入或切線延長線都可以完成加工。首先我們按照假想圓弧切入法來加工，我們選擇這個整圓在X軸的最右邊一點（X40,Y0）作為我們的加工切入點，設置假想半圓弧R30與（X40,Y0）這一點相切，不難計算R30的上下兩點分別為（X70,Y30）和（X70,Y-30），因為還要加上刀具半徑補償值，所以刀具的下刀點和退刀點都可以設置在（X80,Y0）處，假想圓弧切入法程序段如圖1所示。我們再按照切線延長線切入法來加工，為了計算方便，我們選擇這個整圓在X軸的最右邊一點（X40,Y0）作為我們的加工切入點，假想切線延長線應該在X40并與Y軸平行的這一條直線上，我們設置下刀點：（X40,Y-60），退刀點：（X40,Y60），加工前還要建立刀具半徑補償（X40,Y-55），加工后要取消刀具半徑補償（X40,Y55），切線延長線切入法程序段如圖2所示。

圖1

圖2

圖3

圖4

2 為何要優(yōu)化下刀點

在我們的日常教學中，上述兩種下刀點的設置都是可以使用的。但是，真正運用到實際生產中時，就需要考慮如何設置和優(yōu)化了。當我們遇到大批量生產時，如何提高加工效率和加工質量就成為了最重要的環(huán)節(jié)。如果一件加工品省掉3秒鐘，那1萬件可以節(jié)省的時3萬秒也就是8個小時以上的時間，有效的提升了加工效率和節(jié)約了生產成本。當然，生產工藝的優(yōu)化包含了各個方面，我們今天只就加工程序中的一個點（下刀點）的設置來闡述優(yōu)化的重要性。

3 如何優(yōu)化下刀點

我們還拿上面的例子：毛坯為100*100*30mm的45#鋼上加工外輪廓為整圓R40mm（加工深度為3mm）時，假設設計基準在毛坯上表面的中心處（即工件坐標系零點（X0，Y0，Z0）），刀具為Φ12的硬質合金立銑刀。首先分析刀具直徑為Φ12mm，也就是理論上刀具下刀點在（X56,Y-56）時就不會產生刀具干涉問題，分別采用圓弧切入和切線延長線兩種方法來編制加工程序，如圖3和圖4所示。

在這里我們把下刀點盡可能的設置在工件以外但離工件最近的點上。另外，在加工下刀前也專門用了F1000來提升加工速度，在建立刀具半徑補償時也盡可能的縮短走刀長度來提升效率。從原來的X80改為X56，僅就這一項上按F300來計算，進退刀時間將縮短近10秒鐘，如果生產1萬件將節(jié)省近28個小時的時間，大大提高了生產效率。

4 結論

對于我們的日常教學實習來說，可以將常規(guī)的下刀點設置講給初學者用于實踐。但是對于馬上要走上工作崗位的學生來講，要提升他們對刀具走刀路徑優(yōu)化的認識和理解，以便于學生在今后工作崗位上的合理使用。對于小批量加工時，優(yōu)化刀具路徑意義不大，但是對于大批量生產時，除了采用合理的數控加工工藝加工之外，更應該合理優(yōu)化刀具走刀路徑，在滿足加工的前提下，盡可能的減少走刀長度和走刀時間，這樣才能顯著提高生產效率，提高經濟精度。