鏡像加工在數(shù)控刀具制造中的應(yīng)用

沙 恒

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253000）

0 引言

在數(shù)控刀具制造生產(chǎn)中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)，可以有效提升數(shù)控刀具制造生產(chǎn)中的加工程序編寫效率，有效降低程序編寫出現(xiàn)錯誤的頻率。與其他加工程序相比，鏡像加工程序應(yīng)用起來更加便捷。在數(shù)控刀具制造中如果將原鏡像加工指令設(shè)置為G73，要想加工第二象限的指令，則可以通過G73 Y-1 加工指令實現(xiàn)。簡而言之，在數(shù)控刀具制造中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)，在原程序加工代碼的基礎(chǔ)上，根據(jù)鏡像加工原理作出X 軸或Y 軸做軸向鏡像，就可以完成數(shù)控刀具制造生產(chǎn)。

1 鏡像加工程序定義

鏡像加工程序也被稱為對稱加工程序。鏡像加工程序的原理是，不管是加工任何一種與某坐標(biāo)、對稱軸、原點(diǎn)相對應(yīng)的原件都可以在編寫一半程序的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對整個原件的加工。例如加工某一不對稱的凹凸原件，相關(guān)技術(shù)人員就可以對凹或者凸的零件加工程序進(jìn)行編寫，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的修改，再應(yīng)用鏡像加工原理就可以制造出設(shè)計的零件。在實際操作與制造中，應(yīng)用鏡像加工程序就是要將一般的數(shù)控加工刀具的軌跡進(jìn)行更改，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ぽS對稱零件的刀具軌跡。在數(shù)控刀具制造中應(yīng)用鏡像加工程序，該程序中的對稱軸可以設(shè)置為X 軸，也可以設(shè)置為Y 軸，也可以將其設(shè)置為原點(diǎn)。

2 鏡像加工程序在數(shù)控刀具制造中的應(yīng)用

根據(jù)我國當(dāng)前的金屬加工領(lǐng)域發(fā)展情況，市場中越來越多的客戶傾向于選擇數(shù)控機(jī)床技術(shù)加工的各類產(chǎn)品。要想滿足用戶的需求，不僅要提升數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，還要不斷提升生產(chǎn)質(zhì)量?；诖耍跀?shù)控刀具生產(chǎn)中就會積極應(yīng)用鏡像加工技術(shù)。從當(dāng)前數(shù)控刀具制造生產(chǎn)過程來看，客戶對刀具的要求越來越高，所使用的技術(shù)、工藝越來越復(fù)雜，這使得制造過程越來越復(fù)雜。根據(jù)刀具制造的零件構(gòu)成來看，大多數(shù)輪廓是符合鏡像形式的，因此可以在數(shù)控刀具制造中積極應(yīng)用鏡像加工程序，這樣不僅可以有效提升生產(chǎn)效率，還能減少制造失誤的概率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1 數(shù)控刀具制造特點(diǎn)

數(shù)控刀具制造生產(chǎn)中，通常將其劃分為左切刀和右切刀，如果包含數(shù)控銑刀，則可以將其分為左切向、右切向?？梢哉f，數(shù)控刀具的左切刀、右切刀、左切向、右切向本身就是一種鏡像組合。因此，在數(shù)控刀具加工中，只要相關(guān)技術(shù)人員對其中一個切向的加工程序進(jìn)行編制，然后在該加工程序基礎(chǔ)上通過應(yīng)用鏡像加工技術(shù)的指令來對該程序進(jìn)行調(diào)整，就可以得到另一個切向的數(shù)控刀具加工產(chǎn)品?？梢哉f，在數(shù)控刀具制造中應(yīng)用加工技術(shù)，在加工一些鏡像數(shù)控刀具的時候就無需相關(guān)技術(shù)人員重新編制加工制造程序，只要對原有的加工程序作出軸對稱指令，從而有效提升數(shù)控刀具制造生產(chǎn)效率。通過在數(shù)控刀具制造生產(chǎn)中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)，還能有效降低工作的難度、加工程序出錯的概率。

以某型號加工中心的鏡像加工指令為例（圖1），在該數(shù)控刀具加工中將原加工圖形設(shè)為第一象限的G72，然后通過鏡像加工指令G73 X-1，則可以加工出如第二象限所展示的圖形。根據(jù)該數(shù)控刀具加工實際情況來看，如果應(yīng)用鏡像加工程序，就無需相關(guān)技術(shù)人員重新編制數(shù)控刀具加工程序，只要在原有的加工程序基礎(chǔ)上將加工代碼根據(jù)Y 軸、X 軸或者X、Y 軸混合作軸向鏡像轉(zhuǎn)換則可以獲得所需要的圖形。但是需要注意的是，這不意味著應(yīng)用鏡像加工程序就可以完成數(shù)控刀具制造加工，還需要根據(jù)實際制造情況對原加工程序段的某些部分作相應(yīng)調(diào)整。

2.2 鏡像加工在數(shù)控刀具中應(yīng)用時需要注意的事項

雖然在數(shù)控刀具制造加工中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)可以有效提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，數(shù)控刀具制造本身包含鏡像特點(diǎn)，但是這不意味著在實際制造加工中可以直接應(yīng)用鏡像技術(shù)。根據(jù)訪談情況來看，人們對數(shù)控刀具加工中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)還存在一些認(rèn)識誤區(qū)，認(rèn)為只要直接應(yīng)用鏡像加工技術(shù)程序就可以完成數(shù)控刀具加工。在數(shù)控刀具加工中必須要注意以下這些問題，以規(guī)避應(yīng)用鏡像加工出現(xiàn)各類質(zhì)量問題。

首先，關(guān)注應(yīng)用鏡像加工技術(shù)發(fā)生的順銑和逆銑變化。在數(shù)控刀具制造加工中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)，不可以直接應(yīng)用鏡像加工程序，尤其在鏡像轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)需要對一些加工程序片段進(jìn)行合理調(diào)整，相關(guān)技術(shù)人員還需要及時總結(jié)經(jīng)驗。如果在數(shù)控刀具制造加工的第一階段中設(shè)定第一象限為順銑加工程序，在應(yīng)用鏡像加工之后，則在轉(zhuǎn)換到第二象限時，第二象限則為逆銑加工程序。根據(jù)這一加工特點(diǎn)，為了保證數(shù)控刀具應(yīng)用鏡像加工技術(shù)后獲得產(chǎn)品表面光潔程度、清晰程度與本體相同，就需要技術(shù)人員在操作中將銑削狀態(tài)改成反向之后再應(yīng)用原鏡像加工程序。具體操作：技術(shù)人員要在原加工程序中采用順銑加工程序，應(yīng)用鏡像加工技術(shù)實施鏡像加工時，需要密切關(guān)注是否需要更改反向刀具，并及時將原數(shù)控刀具制造加工程序改成逆銑加工程序。

其次，需要密切關(guān)注鏡像加工中坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)變。根據(jù)數(shù)控刀具制造中應(yīng)用鏡像加工的實際情況來看，如果該平面在第一象限坐標(biāo)內(nèi)，且圍繞Z 軸旋轉(zhuǎn)α 角；如果該經(jīng)過鏡像加工技術(shù)獲得的平面再繞Y 軸轉(zhuǎn)換，在原有的坐標(biāo)系內(nèi)就會反映為該平面繞Z 軸旋轉(zhuǎn)-α 角。這也就要求在數(shù)控刀具制造加工中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)在原有的加工程序前提下，為了實現(xiàn)改變方向指令的要求還需要增加坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令。如果不能保證細(xì)節(jié)處的有效處理，不僅會影響生產(chǎn)制造，甚至還會對機(jī)床產(chǎn)生磨損與破壞，還需要技術(shù)人員關(guān)注數(shù)控刀具制造應(yīng)用鏡像加工技術(shù)的細(xì)節(jié)處理問題。

最后，還需要密切關(guān)注數(shù)控刀具制造加工中的機(jī)床進(jìn)、退刀的安全距離，相關(guān)技術(shù)人員需要進(jìn)行反復(fù)驗證。為了保證數(shù)控刀具制造加工中應(yīng)用程序加工技術(shù)可以有效提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，在應(yīng)用某一項數(shù)控刀具加工程序時，技術(shù)人員要對原有數(shù)控刀具制造加工程序的進(jìn)、退刀位進(jìn)行嚴(yán)格驗證。應(yīng)用鏡像加工技術(shù)后，就必須要根據(jù)鏡像加工的更改需求來及時調(diào)整加工程序的進(jìn)、退刀位。尤其針對無坐標(biāo)加工系統(tǒng)，因為其中的附加坐標(biāo)系為滿足鏡像加工已經(jīng)經(jīng)過一定的平移、旋轉(zhuǎn)，為了保證數(shù)控刀具制造中機(jī)床的操作安全，就需要相關(guān)的技術(shù)人員反復(fù)、認(rèn)真檢查進(jìn)、退刀位。

圖1 某數(shù)控刀具鏡像加工指令演示

2.3 關(guān)注A、B 坐標(biāo)軸的變化

根據(jù)數(shù)控刀具制造中五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床上加工刀具的實際情況來看，應(yīng)用鏡像加工技術(shù)過程中還需要關(guān)注A、B 坐標(biāo)軸的變化。在該數(shù)控刀具設(shè)計中，該刀具的主軸與Y 軸平行，加工刀具本體平面為△EFG，在應(yīng)用鏡像加工技術(shù)處理之后經(jīng)Y 軸形成在平面YOZ 內(nèi)的△E′F′G′（圖2）。因此，在加工平面△EFG 時，需要相關(guān)的技術(shù)人員嚴(yán)格按照遵循笛卡爾坐標(biāo)系法則來確定轉(zhuǎn)動方向，確定該平面需要繞Y 軸的反方向轉(zhuǎn)動θ 角，則此時的B軸坐標(biāo)應(yīng)該變更為-θ；然后將鏡像加工編制形成的X 軸沿著EG 的反方向轉(zhuǎn)動γ 角，則此時A 軸坐標(biāo)應(yīng)該變更為-γ；鏡像加工程序應(yīng)用到該階段，△EFG 位于與Y 軸垂直的加工位置，則根據(jù)鏡像加工結(jié)果A 軸坐標(biāo)已經(jīng)變更為-γ，B 軸坐標(biāo)變更為-θ。據(jù)此類推，如果加工鏡像平面△E′F′G′時，就需要相關(guān)的技術(shù)人員對鏡像加工程序進(jìn)行更改，平面先繞Y 軸正方向轉(zhuǎn)動θ′角，然后在已經(jīng)形成的X 軸基礎(chǔ)上，繞G′E′反方向轉(zhuǎn)動γ′角，則可以獲得平面△EFG 位于與Y 軸垂直的加工位置，則根據(jù)鏡像加工結(jié)果A 軸坐標(biāo)已經(jīng)變更為-γ，B 軸坐標(biāo)變更為θ。根據(jù)上述數(shù)控加工應(yīng)用鏡像加工技術(shù)的實際情況來看，根據(jù)Y 軸所在的平面YOZ 在應(yīng)用鏡像加工技術(shù)后，在五坐標(biāo)加工中心中加工該空間平面，就要將B 軸坐標(biāo)更變?yōu)橄喾粗?，A 軸則與原有加工程序設(shè)計保持一致。

這就要求相關(guān)技術(shù)人員數(shù)控刀具制造中應(yīng)用鏡像加工技術(shù)，如果使用鏡像加工指令來實現(xiàn)反切向刀體指令加工制造，就需要相關(guān)技術(shù)人員將該程序中的B坐標(biāo)及時地變更為反向值。在一些控制系統(tǒng)的性能達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)之后，編制操作G73 X-1 B-1 指令則可以實現(xiàn)X、B 坐標(biāo)同時改變。

圖2 五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用鏡像加工技術(shù)

3 結(jié)束語

在數(shù)控刀具生產(chǎn)中本身包含了左、右切向，這使得數(shù)控刀具生產(chǎn)制造的產(chǎn)品輪廓具有鮮明的鏡像特點(diǎn)?？蛻魧?shù)控刀具制造生產(chǎn)的產(chǎn)品要求逐漸提升，這就要求相關(guān)企業(yè)不僅能有效提升生產(chǎn)效率，還能積極地對提升生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行探究。在數(shù)控刀具制造中通過應(yīng)用鏡像技術(shù)，可以在原有程序的基礎(chǔ)上根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)進(jìn)行一定的鏡像修改，從而有效降低數(shù)控刀具鏡像產(chǎn)品誤差。根據(jù)數(shù)控刀具加工制造的實際生產(chǎn)情況來看，大多數(shù)仍以手工編程為主，為了促進(jìn)數(shù)控刀具制造不斷發(fā)展，還需要對數(shù)控刀具制造中應(yīng)用鏡像加工進(jìn)行深入研究。