李洪斌

【摘要】加工機(jī)械零件常見封閉曲線類窄槽問題，其特點是刀具進(jìn)給空間窄小，下刀難度大，會導(dǎo)致崩刃甚至斷刀；切出時過切或接刀痕等。這些瑕疵有可能造成傳動不精確、運(yùn)動軌跡跳點突變或運(yùn)動不平穩(wěn)等問題。本文探討的問題皆為基于Fanuc系統(tǒng)宏程序的數(shù)控銑削加工封閉曲線類窄槽的程序編制問題和加工工藝問題。

【關(guān)鍵詞】宏程序；封閉曲線；窄槽

一、前言

加工機(jī)械零件經(jīng)常會遇見封閉曲線類窄槽加工問題，如曲線滑槽、軌跡凸輪等。其特點是刀具進(jìn)給的法線方向空間窄小，在銑削加工時，下刀切入難度大，切削參數(shù)如果不合理，會導(dǎo)致崩刃甚至斷刀；切出時亦會因為刀具可活動的空間過于狹小造成過切或接刀痕等瑕疵。這些瑕疵有可能造成傳動不精確、運(yùn)動軌跡跳點突變或運(yùn)動不平穩(wěn)等問題。

在生產(chǎn)力高度發(fā)達(dá)的當(dāng)今時代，數(shù)控加工已普遍應(yīng)用于裝備制造業(yè)。尤其是CAM軟件的普及，更讓數(shù)控加工的工藝水平、編程效率和加工精度得到相當(dāng)程度的提升，大幅度提高了械加工零件產(chǎn)品的制造技術(shù)能力。雖然采用CAM軟件進(jìn)行合理的加工參數(shù)調(diào)試和刀具加工路徑的優(yōu)化，可以理想地解決上述工藝難點和問題，但CAM軟件仍有其不足之處，如刀具加工路線模式固定，不夠靈活，冗余無效的刀具運(yùn)動過多，批量生產(chǎn)時，會累積相當(dāng)?shù)臋C(jī)床無效運(yùn)行時間等。

手工數(shù)控編程是數(shù)控加工行業(yè)工藝技術(shù)人員必備的基礎(chǔ)技術(shù)能力，在數(shù)控加工零件的工作過程中，只有在熟練掌握手工數(shù)控編程技術(shù)并靈活運(yùn)用的基礎(chǔ)上，將手工數(shù)控編程和CAM軟件有機(jī)的結(jié)合起來，才能將加工零件產(chǎn)品的制造技術(shù)能力提升到新的高度。故本文探討的皆為基于Fanuc系統(tǒng)宏程序的數(shù)控銑削加工封閉曲線類窄槽的程序編制和加工工藝問題。

二、工藝分析

某零件要加工橢圓形曲線封閉的窄槽，窄槽寬度4.6mm，槽深6.2mm。忽略其他部位，將零件圖紙簡化，并保留尺寸要求后，如圖1所示。

該加工部位的難點在于刀具可運(yùn)動范圍狹小，粗加工時常規(guī)采用的斜線和螺旋下刀方式能夠造成刀具崩刃和工件過切。另外考慮精加工時刀具切向切入輪廓避免產(chǎn)生接刀痕跡的問題，所以不能采取常規(guī)的加工工藝進(jìn)行加工，此時應(yīng)考慮改進(jìn)宏程序橢圓固定循環(huán)模式編程，采取單次循環(huán)短直線結(jié)合斜線下刀的方式。在進(jìn)行橢圓輪廓逼近循環(huán)計算的同時，利用單次循環(huán)的短直線運(yùn)動小范圍合成斜線下刀運(yùn)動，這樣刀具沿著橢圓曲線邊切削橢圓輪廓邊下刀切入至規(guī)定深度，避免了過切、崩刃和產(chǎn)生接刀痕的問題發(fā)生。

根據(jù)圖紙的尺寸要求，本例選取3.8三刃立式銑刀，此規(guī)格銑刀是經(jīng)過使用后再次刃磨刀具。具體刀具運(yùn)動路線如圖2所示，先從A點開始下刀切入，切入方式是前述的邊走橢圓循環(huán)程序邊Z向切入工件毛坯。切入后沿外側(cè)橢圓逆時針（路線1）順銑整個外側(cè)橢圓輪廓回到A點，留0.1mm單邊精加工余量；再由A點沿路線2圓弧切入內(nèi)側(cè)橢圓輪廓上的B點，并按順時針（路線3）順銑整個內(nèi)側(cè)橢圓輪廓回到B點，留0.1mm單邊精加工余量；至此橢圓窄槽完成粗加工。

數(shù)控加工有工序集中的特點，可將精加工程序編入同一程序，也就是刀具繼續(xù)運(yùn)動，完成精加工。精加工刀具路線如圖3所示，刀具從B點開始沿路線4的圓弧切入外側(cè)橢圓輪廓上的C點，并按逆時針（路線5）順銑整個外側(cè)橢圓輪廓回到C點。此時外側(cè)橢圓輪廓精加工完成，接下來刀具從C點開始沿路線6圓弧切入內(nèi)側(cè)橢圓輪廓上的D點，并按順時針（路線7）順銑整個內(nèi)側(cè)橢圓輪廓回到D點，整個橢圓窄槽精加工完畢。刀具切出時注意切向切出，避免接刀痕。

Z向深度既可以運(yùn)動半個橢圓到達(dá)指定深度，也可以運(yùn)動整個橢圓到達(dá)指定深度，或通過控制刀具到達(dá)指定深度后不再增加深度，保持接下來的刀具深度不變。

三、編制程序

經(jīng)工藝分析與刀具運(yùn)動軌跡的合理設(shè)計，其數(shù)控加工程序編制如下。

四、結(jié)語

封閉曲線類窄槽在數(shù)控銑削加工時，利用曲線宏程序循環(huán)結(jié)合小斜線下刀，解決了因刀具運(yùn)動空間狹小而不能采用常規(guī)下刀的問題。相比于CAM軟件刀路模式相對固定，刀路更加簡潔實用，減少無意義刀路。選取案例中，刀具不是標(biāo)準(zhǔn)出廠規(guī)格，而是刃磨后的刀具，可以降低生產(chǎn)刀具成本，刀具選擇應(yīng)該從實際情況來考慮選取。在程序中單獨(dú)設(shè)置刀具半徑變量，更換刀具時修改刀具半徑補(bǔ)償值，避免人為修改語句的失誤。

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