數(shù)銑動態(tài)與區(qū)域加工路徑優(yōu)化

方金龍

（泉州市高級技工學(xué)校，福建 泉州 362000）

數(shù)銑加工路徑現(xiàn)在很多情況下還是走傳統(tǒng)的路徑，由于沒有充分利用刀具長度的優(yōu)勢，致使很多的路徑被重復(fù)加工，只利用刀具的小高度，使路徑增多，加工效率降低[1]。在實際加工和教學(xué)中，如何利用先進(jìn)的加工技術(shù)，加工出合格的零件，以及讓學(xué)生不管用哪款數(shù)控軟件都能學(xué)好數(shù)控加工方法，更快地適應(yīng)工作崗位，從而在技術(shù)上走得更遠(yuǎn)。筆者帶著這個問題，進(jìn)行了以下的探索。

1 分析動態(tài)加工技術(shù)參數(shù)

如何更好地進(jìn)行粗加工設(shè)置，提升加工效率，本次重點講述動態(tài)加工。

動態(tài)銑加工的過程是充分利用刀具有效長度，一般情況下能達(dá)到刀具直徑的1倍，甚至2.8倍。以西門德克刀具為例，在加工過程中，近似滿刀切削，如圖1所示。

圖1 仿真加工圖

最后生成的圖形如上，共有7個程序，總加工時間為15分鐘左右，考慮到機床差異，會用20分鐘左右才加工完成。這與以前的普通加工有著明顯的優(yōu)勢。本次重點探討動態(tài)銑和區(qū)域銑削的加工方式。

1）第一個是2D高速刀路，重點用到動態(tài)銑削，刀路類型參數(shù)如圖2所示。

圖2 刀路類型圖

2）本次使用MasterCAM X9，范圍選擇毛坯，加工策略為開放式，保證刀具從毛坯外側(cè)進(jìn)刀，避讓范圍為島嶼[2]。現(xiàn)在很多的加工方式都有類似的，比如CAXA制造工程師、UG也有類似加工方式[3]。

3）刀具的參數(shù)，可以參考鎢鋼刀廠家給予的具體參數(shù)，這里以10 mm鎢鋼立銑刀為例，取160的線速度。重點的切削參數(shù)具體如圖3所示。

圖3 加工的切削參數(shù)

這里重點的切削參數(shù)，在很多的情況下，都是選擇順銑。如果選擇雙向，會減少刀具的空路徑，提高加工效率，當(dāng)然，對刀具的磨損也快。

4）進(jìn)刀引線可以延長刀具的路徑，如果加工范圍用的是毛坯，電腦會直接進(jìn)行計算，這里可以寫為0。可選擇其引刀線的位置，以及引刀線的長度，也可以設(shè)置第一刀補正。

5）步進(jìn)量設(shè)置非常關(guān)鍵。以45號鋼為例，選擇的范圍為刀具直徑的25%以內(nèi)，考慮綜合方面多次去試切得最佳參數(shù)。如果加工鋁，則可以更大[4]。

6）最小刀路半徑。這里是一般指刀具切入切出時的半徑，不能太小，一般在20%以內(nèi)，太小則刀具容易損壞。允許的間隙及微量抬刀參數(shù)如上默認(rèn)。因精加工，需設(shè)置預(yù)留量。由于是開放式的加工，下刀是在工件外側(cè)，所以，進(jìn)刀方式默認(rèn)。在共同參數(shù)中，設(shè)置好下刀的加工深度。重點是在很多情況下，“增量坐標(biāo)”可以選擇多個不同高度的平面進(jìn)行一次性編程。

7）注意“圓弧過渡/公差”的設(shè)置。設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)，對于程序量就會減少很多。在實際加工中，粗加工可以設(shè)置得大些。如果是精加工的時候，就把總公差設(shè)為其標(biāo)定公差的1/5～1/3，能更好保證尺寸的精度。

在程序生成后，查看軌跡，如果出現(xiàn)尖角的情況下，對最小圓弧半徑應(yīng)設(shè)置大些，盡量減小由于停頓和突然加快的加工而造成刀具損傷。這樣就完成第一個精加工——動態(tài)銑削。

2 區(qū)域加工

動態(tài)銑削為粗加工，利用區(qū)域加工方式進(jìn)行精加工，生成傳統(tǒng)的精加工軌跡。

復(fù)制第一個動態(tài)銑的程序，粘貼成第二個程序。然后點擊參數(shù)，在刀路類型中選擇區(qū)域，其他不變。如圖4所示。

圖4 第二程序刀路區(qū)域銑削

為了減小刀具負(fù)載，注意拐角參數(shù)的設(shè)置。重點注意刀具在拐角處走圓角，公差要大于0。由于是精加工，則壁邊和底面余量都為0，其他默認(rèn)。精加工，則不用Z分層，也不用擺線加工的方式。選擇剩余毛坯，毛坯的操作如圖5所示。

圖5 利用毛坯參數(shù)

指定操作，點選剛進(jìn)行的第一步粗加工路徑，其他的默認(rèn)。注意進(jìn)刀方式。

在共同參數(shù)中，選擇HST引線如下設(shè)置，切入的長度不用太大，一般為2 mm即可。

在二維加工的方式中，先用動態(tài)銑削加工方式進(jìn)行粗加工，然后再按客戶的要求精加工時采用傳統(tǒng)的殘料加工方式進(jìn)行半精加工或者精加工，當(dāng)然也可以用動態(tài)銑的殘料加工方式加工，重點考慮刀具軌跡的要求[5]。

3 加工實踐中得出的啟示

在動態(tài)加工中，由于刀具的滿刀深度加工，合理利用刀具的吃刀寬度，以及加工速度，從而增加刀具的使用壽命和加工效率，這樣就為很多小加工廠提升技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)效益。實現(xiàn)的方式具體有如下幾種：

1）粗加工時使用的刀柄為BT40-ER32-100型號的，刀筒為ER32彈簧刀筒，這樣更經(jīng)濟(jì)實惠。經(jīng)實驗，國內(nèi)普通的鎢鋼刀也能使用，只是相對速度會減少一些，但是還是劃算。

2）在工藝中選擇刀具時盡量選擇略小于內(nèi)槽最小圓弧拐角半徑的刀具，方便同一把刀加工完成一面所有的程序。當(dāng)然，如果考慮更快的加工速度還是要以大刀開粗，小刀精修的方式來做。刀具一般用12或者10的刀具來開粗，這樣小刀更經(jīng)濟(jì)。

3）粗加工時盡量選擇動態(tài)銑削的加工方式。MasterCAM的版本選擇比較完善的X版本。現(xiàn)在UG、CAXA等版本皆有相類似的，只不過加工方式叫法不一，其他的理解都類似。

4）動態(tài)銑削的加工方式要注意拐角的半徑和吃刀的行距。一般情況下，鋼的是30%以內(nèi)，鋁的稍高些，也不宜超過45%。在實驗過程中，一般用12 mm的鎢鋼刀，加工時的刀寬設(shè)置在15%左右，深度設(shè)置1.5倍直徑，速度1 500左右比較保險，這樣就延長刀具的使用壽命。

5）程序的多少，與公差范圍有比較大的關(guān)系，所以在選擇公差時，稍大些，只要能滿足后面精加工就行。一般的情況下，同一把刀的動態(tài)加工時間控制在10分鐘以內(nèi)比較好些。

6）粗加工時的余量選擇要注意底邊也要留有余量，方便后面的殘料加工。為了滿足客戶的要求，精加工很多的時候要用到傳統(tǒng)的區(qū)域殘料精加工方式。如果是精加工平面的情況，要注意邊界的余量要大些。比如原先的余量為0.1 mm，那么區(qū)域加工時參數(shù)就要注意余量要大于0.1 mm。

7）有些普通數(shù)控機床抬刀時間可能會長些，那么路徑的要求盡量小抬刀，或者微量抬刀，抬刀行進(jìn)的空切速度可以加快些。如果是好的機床，可以適當(dāng)?shù)靥У叮M(jìn)行對比，看哪種情況下加工會更優(yōu)秀。

8）為了延長刀具使用壽命，在刀具靠近工件時速度宜慢，特別是在槽內(nèi)下刀切削時，用螺旋下刀，或者斜切下刀，要注意開始下刀的高度和角度。轉(zhuǎn)速此時也要慢些，進(jìn)給速度也要慢。

9）刀具在拐角處的時候，盡量能進(jìn)行圓弧處理，而不是生硬的直線夾角走刀，這樣很容易傷刀。

10）養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，程序生成好了后，一定要注意檢測是否有干涉的現(xiàn)象，要進(jìn)行仿真加工。然后注意看其加工時間，每次做好相應(yīng)的記錄，以便后面進(jìn)行調(diào)整，真正把握住加工的時間。

4 結(jié)論

經(jīng)過多次的實驗，在數(shù)控競賽中，多次使用如上的加工方式配合。此外，在邊界輪廓加工的時候，保證外形加工，這樣就能更好保證加工尺寸的精度。在平時教學(xué)過程中，學(xué)生利用CAXA或者UG軟件進(jìn)行相應(yīng)的加工。泉州市高級技工學(xué)校的學(xué)生在用CAXA的過程中利用實體，可以進(jìn)行粗加工，在粗加工的情況下設(shè)置成自適應(yīng)路徑，也生成了動態(tài)加工。由于實體計算量大，生成的時間會比較長。另外在UG新版本中也有相類似的加工方式。在二維加工過程中，粗加工用動態(tài)，再用區(qū)域進(jìn)行平面加工，再用外形進(jìn)行輪廓加工，此外再用倒角進(jìn)行邊界去毛刺。大刀開粗，小刀精修更好地保證了零件的尺寸以及綜合的推廣學(xué)習(xí)。