零件数控加工走刀路线的设计原则

2022-10-12

数控加工技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产率扩穗定加工质盘, 缩短加工周期, 增加生产柔性, 实现对各种复杂零件的自动化加工, 易于在工厂或车间实行计算机管理, 还使车间设备总数减少, 节省人力, 改替劳动条件, 有利于加快产品的开发和更新换代, 提高企业对市场的适应, 文章基于此主要就零件数控加工的走刀路线的设计原则进行了相关研究。

1 零件数控加工一般性设计原则

1.1 先粗后精的原则

在进行数控加工时, 根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时, 应遵循粗、精加工分开原则来划分工序, 即先粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。对于某一加工表面, 应按粗加工—半精加工—精加工顺序完成, 粗加工时应当在保证加工质量、刀具耐用度和机床—夹具—刀具—工件工艺系统的刚性所允许的条件下, 充分发挥机床的性能和刀具切削性能, 尽盘采用较大的切削深度、较少的切削次数得到精加工前的各部余童尽可能均匀的加工状况, 即粗加工时可快速切除大部分加工余量、尽可能减少走刀次数, 缩短粗加工时间, 精加工时主要保证零件加工的精度和表面质量, 故通常精加工时零件的最终轮廓应由最后一力连续精加工而成。

1.2 先近后远, 先面后孔的原则

按加工部位相对于对刀点的距离大小而言, 在一般情况下, 离对刀点近的部位先加工, 离对刀点远的部位后加工, 以便缩短刀具移动距离, 减少空行程时间。对于车削而言, 先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性, 改替其切削条件。对于既有铣平面又有锉孔的零件的加工中, 可按先铣平面后锉孔顺序进行。因为铣平面时切削力较大, 零件易发生变形, 先铣面后锉孔, 使其有一段时间恢复, 待其恢复变形后再键孔, 有利于保证孔的加工精度, 其次, 若先锉孔后铣平面, 孔口就会产生毛刺、飞边, 影响孔的装配。

1.3 先内后外、内外交叉原则

对既有内表面 (内型、内腔) , 又有外表面需加工的零件, 安排加工顺序时, 通常应安排先加工内表面, 后加工外表面, 应先进行内外表面粗加工, 后进行内外表面精加工。通常在一次装夹中, 切不可将零件上某一部分表面 (外表面成内表面) 加工完毕后, 再加工零件上的其它表面 (内表面或外表面) 。

1.4 刀具最少调用次数原则

在数控加工时, 为了减少换刀次数, 压缩空程时间, 应按所用刀具来划分工序和工步。即可按刀具集中工序的方法加工零件。为了减少换刀时间, 同一把刀具工序尽可能集中, 尽可能用同一把刀具加工完零件表面上的相同切削部分, 以避免同一把刀具的多次调用、安装。即在一次装夹中, 尽可能用同一把刀具加工完工件上所有带要用该刀具加工的各个部位后, 再换第二把刀具加工其它部位。

1.5 走刀路线最短原则

在保证加工质量的前提下, 使加工程序具有最短的走刀路线, 不仅可以节省加工时间, 还能减少一些不必要的刀具磨损及其它消耗。走刀路径的选择主要在于粗加工及空行程的走刀路径的确定, 因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿着其零件轮廓顺序进行的。一般情况下, 若能合理选择起刀点、换刀点, 合理安排各路径间空行程衔接, 都能有效缩短空行程长度。

2 零件数控加工走刀路线的设计原则

走刀路线是指切削加工过程中刀具相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向, 即指刀具从对刀点开始运动起, 直至返回该点并结束加工程序所经过的路径, 包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。走刀路线是编制程序的依据之一。

(1) 在确定走刀路线时最好画一张工序简图, 将己拟定的加工路线画上去, 包括刀具进退路线, 这样可为编程带来不少方便。走刀路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。为保证工件轮廓表面加工的表面粗栖度婆求, 最终轮廓表面应安排最后一次走刀连续加工出来。

(2) 应尽盆使加工路线最短, 减少空行程时间, 以提高加工效率, 合理选用铣削加工中的顺铣或逆铣方式。一般来说, 数控机床采用滚珠丝杠, 运动间除很小, 因此, 顺铣优点多于逆铣。还要选择工件加工变形小的加工路线。在一次安装加工多道工序中, 先安排对工件刚性破坏较小的工序。

(3) 根据工件的形状、刚度、加工余里、机床系统的刚度等情况, 确定循环加工次数, 合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法, 避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。刀具的进退方向及路线要认真考虑, 以尽量减少接刀痕迹。另外, 在切削过程中, 刀具不能与工件轮廓发生干涉。

(4) 在数控铣床上铣削外轮廓零件时, 为了保证轮廓表面质量的要求, 减少接刀的痕迹, 应设计合理的刀具切入和切出时的进、退刀位置一般采用立铣刀侧刃切削, 设计进给路线时应沿外轮廓的沿长线切向切入, 尽量避免沿零件轮廓法向切入和进给中途停顿, 尽童不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿, 以免因切削力突然变化而造成弹性变形, 致使光滑连续轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等。

(5) 铣削封闭内轮廓表面零件时也要注意刀具切入和切出时的运动轨迹。为了提高加工精度和减少表面粗糙度, 在铣削封闭的内轮廓时, 因刀具切入、切出不允许外延, 此时刀具的切入和切出点尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处或者以圆弧切向进刀。

(6) 用圆弧插补铣削整圆时, 当整圆加工完毕后, 不要在切点处直接退刀, 要让刀具最好沿切线方向多运动一段距离, 以免取消刀具补偿时, 刀具与工件表面发生碰撞, 造成工件报废。同样铣削内圆时也要遵守切向切入的原则, 以提高内孔表面的加工精度及表面质量。

(7) 在铣削圆弧与直线的连接处, 可能由于刀具的原因会产生“欠切”现象, 这时在设计进给路线时, 须选用直径较小的刀具, 采用补加工的方式消除欠切现象。同样, 在空载运行过快和高速进给的轮廓加工中, 由于工艺系统的惯性容易出现过切现象。那么在加工过程中, 采用先快后慢的进给方式, 特别是拐角处应通过进给修调的方式, 选择变化的进给速度进行加工。

3 结语

数控加工的效率与质量极大地取决于加工工艺决策和切削参数的合理选择。数控加工工艺决策与切削参数规范化的研究是数控加工走向智能化、实用化和标准化的重要标志。现代数控加工与传统加工技术相比, 无论在加工工艺, 加工的自动控制, 还是在加工设备与工装等诸多方面均有所不同。用数控机床加工零件比用普通机床加工零件更应重视加工之前的工艺分析, 因此走刀路线的设计也显得尤为重要, 文章对此了一些粗浅的探讨, 以期能对相关工作人员提供参考。

摘要：数控加工技术是以计算机集成制造技术、数控机床技术、机械加工技术为基础, 实现产品自动化加工的现代制造技术, 是现代制造业的代表性技术。其加工过程中走刀路线的设计是非常重要的环节, 文章主要就此在分析了零件数控加工一般性原则的基础上研究了零件数控加工走刀路线的设计原则。

关键词：数控,加工,走刀路线