淺談手工編程的進退刀方式

摘要:文章介紹了各種進退刀方式,該方式結合了傳統金屬切削工藝及先進的數字化信息控制加工的優點,主要是針對外形輪廓及型腔銑的進退刀加工手段。

關鍵詞:直線進給;切弧進給;手工編程;進退刀方式

中圖分類號:TP39文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0223-01

編程即以數字的形式放銑削加工的直線、圓弧進給及主軸旋轉等復雜切削加工動作。從而實現現代化生產的數字化控制,取代以往煩瑣而低效的手工生產操作。既大大提高了生產效率,也使銑削加工日趨精益。手工編程的特點決定了手工編程只適合于加工外形簡單、變化變量具規律的簡單二維加工及孔的鉆削。對于三維復雜曲面的巨大計算量及煩瑣的分析計算步驟則無能為力。

而在程序的編制過程中,刀路軌跡的制定方案尤其重要,合理的刀路軌跡設置既能提高加工效率,節省加工時間,同時還能保護刀具,延長刀具使用壽命,以免其快速磨損而增加成本,再者刀路軌跡的設定亦直接影響到工件的粗糙度及精度等工藝要求。因此,每位編程人員必須充分衡量利弊,以科學而高效的設計思路,制定最佳的刀路軌跡方案。當然,在實際加工過程中,面對刀具磨損及加工效率,難以兩全其美,只能在成本與效益之間取得均衡點,以實現成本的最小化,而效益的最大化。

以往的編程教科書及資料等,較少涉及進/退刀的手工編程,但技工教育行業往往要求教師能較全面地掌握各種編程方式的運用,并以簡潔的形式、清晰的思路、精準的語言表述使學生對該知識點掌握透徹。因此,本文將對手工編程中常用的進/退刀方式作進一步介紹:

直線、切弧進/退刀方式較常用于二維外形輪廓加工。所謂直線/切線進/退刀,即:刀具在工件輪廓外以直線或圓弧切線的進給方式切入毛坯(如圖1所示)。在實際加工中,應避免刀具在進刀點處垂直于工件的上表面銑進毛坯。直插進給銑入毛坯對于刀具的磨損較大,在直插進給的過程中,刀具底刃承受了全部的進給反作用力,刀具對工件的銑削本就形成摩擦,而較大的切削作用力使這摩擦更為嚴重,在冷卻效果不佳的情況下,刀具會出現燒刀或甭毀的現象。而直線、切弧進/退刀方式很好地彌補了這一不足。

所謂的直線進給則是在輪廓外形、大于刀具一個半徑偏置距離處垂直進給到指定的切削深度位置,在垂直進給過程中,由于偏置量,刀具并未與工件進行銑削。再以直線插補G01進給形式逼近切入毛坯,在切入的過程中,我們可設置較小的切削進給速度,尤其是毛坯表面氧化層硬度高,工藝系統的剛性不高的前提下,高速的切入會導致刀具磨損。

程序如下:

在工件外形的左側中部進刀

G00 X-70 Y-40 (工件外形尺寸為120 ×80 mm);

G01 Z- #101 F300(在偏置距離外垂直進給至指定深度,#101為深度);

G01 X-60 Y0 F200 (斜線進給,進給銑削量由小到大直至穩定無變化);

這種進給方式的優點在于刀具切入毛坯時的進給率較小,刀刃的銑削量由零達至均衡。刀具由空轉狀態進入到切削狀態有適應過程,避免刀具切入毛坯時的較大瞬間反作用力增量導致“讓刀”現象。

切弧進給則指刀具在外形輪廓外的進刀點以切弧的方式逼近,切入毛坯,切弧進給軌跡與工件外形輪廓線于切入點形成相切關系(如圖2)。其進給的思路與直線進給類似,但不同之處在于切入的軌跡形式。值得注意的是,切弧進給的切弧半徑應大于刀具半徑,充分發揮切弧進給的切入過程中,切削力由小到大,較好地保護刀具。

程序如下:

在工件外形的左側中部進刀,刀具半徑R為6mm。

G00 X-70 Y-10 (工件外形尺寸為120 × 80 mm);

G01 Z- #101 F300(在偏置距離外垂直進給至指定深度,#101為深度);

G03 G91 X10 Y10 R10 F200 (切入圓弧半徑10mm,切入的弧度為1/4整圓);

退刀方式程序如下:

在工件外形的左側中部(進刀點位置)退刀,刀具半徑R為6mm。

G02 G91X-10 Y10 F300(切出圓弧半徑10mm,切入的弧度為1/4整圓);

直線進刀方向與直線退刀方向相反,而切弧退刀與切弧進給的軌跡沿X軸對稱,使刀具離開輪廓時,保持與輪廓切弧切出狀態。

隨著科學技術的發展,模具及機械行業的越趨發達,對數控生產技術的要求將會不斷提高,CAD/CAM軟件的應用只會更為普及。自動編程必然會取代手工編程,但手工編程,特別是宏程序因其具較好的易修改性及通用性依然大有用武之地。而上述所提到進/退刀方式在各種CAD/CAM軟件中仍普遍使用,數控加工的初學者由于過度依賴CAD/CAM軟件,很容易忽略實際加工生產的傳統工藝性,所生成的程序缺乏經濟性原則。因此,還是很有必要掌握手工編程以提高自己的工藝知識水平。

參考文獻

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作者簡介:謝華貴(1980- ),男,廣東肇慶人,供職于肇慶市高級技工學校,研究方向:數控銑床、加工中心操作與編程教學。