復(fù)雜型腔零件的數(shù)控CAM加工工藝及刀路優(yōu)化

張紅梅 張靜科 彭文 李志鵬 趙勇

摘要：復(fù)雜型腔零件粗加工采用平面區(qū)域粗加工之環(huán)切加工，主要目的是提高生產(chǎn)效率、余量均勻等;精加工時，根據(jù)零件特征，采用平面輪廓精加工模式，以保證精度和表面質(zhì)量，為避免過切與讓刀，圓弧和拐角適當(dāng)減小進(jìn)給速度;采用圓弧進(jìn)刀和退刀方式。

關(guān)鍵詞：型腔零件;數(shù)控加工;走刀方式;優(yōu)化

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0101-02

0? 引言

數(shù)控加工是一個復(fù)雜過程，因機床、刀具、材料、零件結(jié)構(gòu)不同等因素要求加工人員需采用不同的切削方式、設(shè)定不同的切削參數(shù)等。數(shù)控程序的合理編制，對零件加工效率的高低和加工質(zhì)量的好壞有直接影響。計算機軟件編程是目前數(shù)控加工的主流，尤其對于較復(fù)雜零件，特別是帶有曲面、螺旋線的零件。無論使用哪種軟件編程，加工前的工藝分析至關(guān)重要，直接決定加工可行性和質(zhì)量[1]。

1? 數(shù)控加工工藝流程

CNC機床上對加工零件進(jìn)行編程前，首先需要完成對加工工藝的編制。因些加工中的所有工序、工步、每道工序的切削用量、進(jìn)給路線、加工余量和所用刀具的尺寸、類型等都要預(yù)先設(shè)定好，并編入數(shù)控程序中，其工藝主要流程如圖1所示。

2? 復(fù)雜型腔零件加工

型腔主要分矩形型腔和圓形型腔和不規(guī)則型腔，是由封閉邊界和數(shù)目不等的島嶼組成，如圖2所示。加工型腔主要是對區(qū)域和輪廓（包括邊界與島嶼輪廓）的加工。區(qū)域是一個有限內(nèi)部空間，由封閉輪廓和島嶼圍成。輪廓用來界定加工區(qū)域外部邊界;島嶼是一個孤立部分，由封閉輪廓限定，用來屏蔽區(qū)域內(nèi)不需要加工的部分。

在型腔加工過程中，應(yīng)先加工內(nèi)部區(qū)域，要合理安排效率最佳路線，保證走刀時不碰撞島嶼及內(nèi)部輪廓，避免出現(xiàn)過切現(xiàn)象，采用環(huán)切和行切兩種走刀方式，如圖3所示。這兩種走刀方式主要是盡可能多的切除內(nèi)部區(qū)域的面積，盡量減小重復(fù)路線。

加工輪廓時，刀具軌跡如圖4所示，要充分考慮輪廓拐角處半徑及輪廓與島嶼間的距離，充分利用刀具半徑補償功能，由輪廓向里偏置一個刀具半徑R，并為精加工留有一定余量。

就加工效率而言，行切與環(huán)切兩種進(jìn)給路線哪個更具優(yōu)勢，與輪廓的具體形狀、內(nèi)部島嶼的形狀、數(shù)量及分布均有關(guān)系。對于特定型腔，具體采用哪種切削方式及進(jìn)給路線，需綜合考慮加工工藝，原則上以切削時間最短作為較優(yōu)的進(jìn)給方案[2]。

3? 加工實例

本研究以加工如圖5所示零件模型為例，利用CAM軟件生成其型腔加工軌跡。其中，工件的高度為20，型腔深度為5橢圓長軸15，短軸10，未注圓角為R10，其余尺寸如圖6所示。

3.1 粗銑走刀方式及刀路優(yōu)化

粗銑的目的是盡快去除多余的量，提高加工效率。常用粗銑模式有平面區(qū)域粗加工和等高線粗加工兩種模式，對于該零件模型，一般較為常用平面區(qū)域粗加工方式，該方式主要分環(huán)切加工和平行加工，其加工路徑如圖7所示。

從加工路徑圖可以看出，環(huán)切加工軌跡切削總距離為28863.517mm，軌跡切削時間為14.425分鐘;平行加工軌跡切削總距離為29934.599mm，軌跡切削時間為14.96分鐘，從加工效率來看，優(yōu)選環(huán)切加工，如表1所示。

3.2 精銑走刀方式及刀路優(yōu)化

精銑的目的是提高加工精度，在粗銑基礎(chǔ)上采用平面輪廓精加工，以保證零件尺寸精度和形狀精度，如圖8所示。其精加工模式仿真效果如圖9所示。

4? 結(jié)語

復(fù)雜型腔零件加工程序主要采用自動編程，粗加工時采用平面區(qū)域粗加工之環(huán)切加工，主要以提高生產(chǎn)效率、余量均勻等為參考;精加工時，根據(jù)零件特征，采用平面輪廓精加工模式，以保證精度和表面質(zhì)量，為避免過切與讓刀，圓弧和拐角適當(dāng)減小進(jìn)給速度[3];采用圓弧進(jìn)刀和退刀方式。

參考文獻(xiàn)：

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