基于NX1980的弓把零件加工刀路優(yōu)化

孫濤

（泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 泰安 271000）

0 引言

黨的十八大以來，習(xí)總書記曾經(jīng)反復(fù)強(qiáng)調(diào)，不論經(jīng)濟(jì)發(fā)展到什么時(shí)候，實(shí)體經(jīng)濟(jì)都是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、在國際經(jīng)濟(jì)競爭中贏得主動(dòng)的根基。實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主體就是制造業(yè)，制造業(yè)是立國之本、強(qiáng)國之基。當(dāng)前我國制造業(yè)面臨的主要問題就是技術(shù)生產(chǎn)力的匱乏和勞動(dòng)力成本的上升。

NX軟件是當(dāng)前市場上主流的CAM軟件之一，是德國西門子公司出品的一個(gè)交互式CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造）系統(tǒng)，NX可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)與加工。近些年，NX軟件更新?lián)Q代比較快，當(dāng)前較新版本是NX1980。由于此款軟件功能強(qiáng)大，在網(wǎng)絡(luò)上有較多的免費(fèi)教程，所以應(yīng)用面廣[1]。

在某些小微企業(yè)，存在著技術(shù)工人能夠初步使用CAM軟件編程，但是很難深入研究應(yīng)用，生產(chǎn)加工效率不高。主要是由于部分年輕人不愿意進(jìn)加工制造企業(yè)，以70、80后為主的一線操作工人中的高級(jí)技術(shù)工人占比又不高，由于年齡和思維定式的原因，再加上他們接受新事物相對(duì)較慢，從手工編程到軟件自動(dòng)編程頗有抵觸，認(rèn)為只要能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品就可以。在工作中，工人的加工知識(shí)儲(chǔ)備往往以滿足合格零件的基本需要為主[2]。

在某些在欠發(fā)達(dá)地區(qū)的小微企業(yè)中，沒有專職編程人員，生產(chǎn)產(chǎn)品又相對(duì)比較單一，多是編程與操作機(jī)床工作一起兼顧。他們很少主動(dòng)思考如何去提高工件生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)能這些問題。

1 弓把工件加工工藝分析

當(dāng)前CAM軟件還沒有智能到自動(dòng)提高產(chǎn)能的程度，在對(duì)在對(duì)CAM軟件的應(yīng)用過程中，編程人員應(yīng)多開拓思路，通過建立輔助面或輔助體，靈活應(yīng)用刀路編輯功能，大大提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

如圖1所示，該企業(yè)生產(chǎn)一批弓把，為樹脂材料，表面粗糙度要求不高。加工完成后，表面再進(jìn)行噴砂處理，毛坯板料厚度與零件厚度相同。

圖1 弓把工程圖

弓把原加工工藝：將毛坯下側(cè)放置墊塊，四點(diǎn)用壓板螺栓壓緊固定。充分考慮毛坯變形情況，中心部位也進(jìn)行墊塊支撐。上表面凹洼處用直徑16mm圓鼻刀“型腔銑”開粗，每次下刀背吃刀量1.5mm。隨后用直徑10mm的球刀精加工及采用麻花鉆鉆孔。再次，用“深度輪廓銑”加工工件輪廓。最后通過麻花鉆加工弓把側(cè)面孔。

從圖2可以看出，原加工刀路比較雜亂，合理性差，抬刀次數(shù)較多。在機(jī)床Y軸操作行程還有空余的情況下，選擇了兩件工件同時(shí)加工。其操作者反映，在吃刀量較大的情況下，同時(shí)多件排位加工恐有壓板打滑的現(xiàn)象出現(xiàn)。在用深度輪廓銑加工周邊輪廓時(shí)，加工底部留0.2mm的余量，以便拆卸工件。由于工件上表面不平整有凹洼的存在，導(dǎo)致工件上側(cè)抬刀數(shù)量較多[3]。

圖2 弓把原加工刀路

2 弓把工件刀路優(yōu)化

2.1 弓把上表面加工思路

從工件上表面形狀可以看出，工件右側(cè)有較大的凹洼。底部大部分平整，最右側(cè)有明顯淺灘區(qū)域。從提高加工效率的角度來看，可以嘗試“自適應(yīng)銑削”加工方式。刀路如圖3所示。

圖3 自適應(yīng)銑刀路

（1）生成輔助體。新建草圖，采用“投影曲線”命令，拾取拾取凹洼處邊界輪廓線。在建模模式下通過“拉伸”指令生成兩平面。再將兩平面加厚生成邊界實(shí)體。若沒有生成邊界輔助體，“自適應(yīng)銑”加工就會(huì)產(chǎn)生刀具在工件外部下刀的現(xiàn)象。

（2）自適應(yīng)銑削參數(shù)設(shè)置。WORKPIECE選項(xiàng)中，指定部件選項(xiàng)中，“部件幾何體”選擇弓把工件。點(diǎn)擊“添加新集”選項(xiàng)，選擇上一步生成的邊界平面輔助體。進(jìn)入“自適應(yīng)銑削”模塊，使用直徑16mm的圓鼻刀進(jìn)行開粗加工。首先通過麻花鉆完成鉆孔加工，在自適應(yīng)銑削非切削移動(dòng)“預(yù)鉆點(diǎn)”選項(xiàng)中，選擇已加工孔的中心點(diǎn)作為下刀點(diǎn)。淺灘區(qū)域的加工需要在“自下而上切削”選項(xiàng)卡中，選擇“切削層之間”，步距選擇合理的切削層深度。最后選擇球刀使用“固定輪廓銑”完成弓把工件上表面的精加工。

2.2 深度輪廓銑多件加工思路

在機(jī)床Y軸工作行程能夠滿足多件生產(chǎn)的情況下，盡可能選擇多件加工。若提高“深度輪廓銑”加工效率，可以將多工件用輔助體連接，采用 “沿部件斜進(jìn)刀”方法進(jìn)行加工。如圖4所示。所產(chǎn)生的刀路簡潔，加工效率高，跳刀少，具體操作方法如下：

圖4 沿部件斜進(jìn)刀刀路

（1）建立新實(shí)體。新建草圖，選擇弓把底部輪廓曲線，在建模模式下拉伸至弓把上表面，生成實(shí)體。將弓把工件移動(dòng)至另一新圖層。通過建立上平面平整的新實(shí)體，保證在用“深度輪廓銑”生成傾斜刀路時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生抬刀次數(shù)過多或工件一側(cè)先生成加工刀路的現(xiàn)象。

（2）建立豎直輔助體。新建草圖，在弓把側(cè)壁選擇較平緩的位置繪制直線，將四個(gè)工件相連接。進(jìn)入建模模式，使用“拉伸”指令，將線拉伸生成輔助面。比弓把工件上表面高1-2mm。再將面兩側(cè)加厚，總厚度為0.1 mm。若輔助面與工件上表面等高，在刀路生成后，工件上側(cè)的刀路容易產(chǎn)生跳刀現(xiàn)象。

（3）進(jìn)入加工模式，“部件幾何體”選擇四個(gè)工件，“添加新集”選擇剛加厚的幾何體?！安考谩边x項(xiàng)選擇負(fù)值，具體數(shù)值略小于加工刀具半徑即可。此數(shù)值設(shè)置是保證刀具在生成傾斜刀路時(shí)，刀路盡可能地逼近輔助體。

（4）進(jìn)入“深度輪廓銑”“陡峭空間范圍”選擇“僅陡峭的”，切削方式“順銑”，切削順序“深度優(yōu)先”，策略選項(xiàng)卡中“層到層”選擇“沿部件斜進(jìn)刀”，斜坡角度為“0”。選擇合理的切削用量，生成簡潔實(shí)用的加工刀路[4-5]。用輔助體生成傾斜刀路的方法也可以應(yīng)用在非垂直側(cè)壁的幾何體上。

3 弓把工件刀路優(yōu)化效果

通過優(yōu)化刀路，合理選擇下刀方式，有效控制切削路徑，減少了切削阻力，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。從加工前后刀路比較可知，型腔銑單件加工耗時(shí)5.7分鐘，采用自適應(yīng)銑削的方式耗時(shí)3.8分鐘，加工效率提高66%。深度輪廓銑兩件工件加工結(jié)束共耗時(shí)40分鐘，刀路優(yōu)化后，四件工件采用傾斜下刀方式共耗時(shí)31分鐘，加工效率提高77.5%。

4 結(jié)語

綜上所述，在生產(chǎn)加工過程中，產(chǎn)品生產(chǎn)編程人員應(yīng)開拓思路、精益求精，積極接受并使用CAM軟件的新功能。合理選擇切削方式，通過建立輔助面、輔助體或修剪刀路，盡可能地去除多余無效的空行程刀路，有效控制切削路徑，減少提刀次數(shù)。最終生成簡潔、有效的加工刀路，從而大大提高產(chǎn)品的加工效率。