沿形狀斜進(jìn)刀在UG NX數(shù)控加工中的應(yīng)用

金彩善

（青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院海爾學(xué)院，青島 266555）

沿形狀斜進(jìn)刀是數(shù)控加工時(shí)進(jìn)刀線沿著加工對(duì)象的形狀且與水平面傾斜一定角度的一種進(jìn)刀類型，通常為封閉區(qū)域切削加工時(shí)的進(jìn)刀方式，在基于NX的數(shù)控加工中應(yīng)用廣泛。另外，它也可以利用沿形狀斜進(jìn)刀的進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削加工，達(dá)到螺旋銑削的目的，提高切削效率。下面將從這兩方面介紹沿形狀斜進(jìn)刀在NX數(shù)控加工中的應(yīng)用。

1 沿形狀斜進(jìn)刀參數(shù)設(shè)置

在封閉區(qū)域切削加工時(shí)，選擇沿形狀斜進(jìn)刀要比螺旋進(jìn)刀切削效率更高，因此得到了廣泛應(yīng)用。選擇“沿形狀斜進(jìn)刀”，如圖1所示的斜坡角、高度、高度起點(diǎn)、最大寬度、最小安全距離以及最小斜面長(zhǎng)度等參數(shù)的設(shè)置對(duì)切削加工影響很大，因此正確選擇和設(shè)置參數(shù)至關(guān)重要[1]。

圖1 沿形狀斜進(jìn)刀參數(shù)

1.1 斜坡角

斜坡角即進(jìn)刀線的傾斜角，如圖2所示。斜坡角越小，下刀越緩慢，刀具受到的沖擊越小，有利于保護(hù)刀具；斜坡角越大，下刀越快，但刀具受到的沖擊越大。通常平底合金立銑刀加工普通硬度材料時(shí)斜坡角取2°～3°，其中硬的材料取0.5°～1°，軟的材料（木頭、塑料、鋁件等）取5°～15°[2]。

圖2 斜坡角

1.2 高度和高度起點(diǎn)

“高度”值用來(lái)確定進(jìn)刀高度方向的位置。“高度”的含義與高度起點(diǎn)的選擇有關(guān)?！案叨绕瘘c(diǎn)”有3個(gè)選項(xiàng)，分別是“前一層”“當(dāng)前層”“平面”。對(duì)應(yīng)的“高度”含義如圖3所示。粗加工時(shí)，“高度起點(diǎn)”選項(xiàng)一般選擇“前一層”，對(duì)應(yīng)“高度”數(shù)值一般取0.5 mm即可。在斜坡角一定的情況下，高度過(guò)大雖然安全但進(jìn)刀線過(guò)長(zhǎng)，切削效率低；高度過(guò)小，容易撞刀。粗加工時(shí)，“高度起點(diǎn)”選項(xiàng)也可選擇“當(dāng)前層”，但要注意讓“高度”數(shù)值大于“每刀切削層深度”數(shù)值，一般大0.5 mm即可。精加工底面時(shí)，“高度起點(diǎn)”選項(xiàng)一般選擇“當(dāng)前層”，讓“高度”數(shù)值大于“粗加工余量”數(shù)值0.5 mm?！案叨绕瘘c(diǎn)”選項(xiàng)中的“平面”一般不用。

圖3 高度和高度起點(diǎn)

1.3 最大寬度

“最大寬度”有2個(gè)選項(xiàng)，分別是“無(wú)”“指定”。選擇“無(wú)”選項(xiàng)的進(jìn)刀線，由軟件自動(dòng)計(jì)算得到進(jìn)刀線寬度最大，進(jìn)刀平緩；選擇“指定”選項(xiàng)的進(jìn)刀線，指定值越小，進(jìn)刀越陡峭。因此，“最大寬度”值一般沒(méi)必要指定，可以默認(rèn)為“無(wú)”。

1.4 最小安全距離

“最小安全距離”是進(jìn)刀時(shí)刀具離零件側(cè)壁的最小距離。當(dāng)切削模式為跟隨部件或切削模式為跟隨周邊且刀路方向?yàn)橄蛲鈺r(shí)，此參數(shù)任何設(shè)置都無(wú)效。當(dāng)切削模式為跟隨周邊且刀路方向?yàn)橄騼?nèi)及切削模式為輪廓時(shí)，此參數(shù)的設(shè)置才有效，目的是防止側(cè)壁過(guò)切。

1.5 最小斜面長(zhǎng)度

最小斜面長(zhǎng)度可以理解為最小斜線長(zhǎng)度，指的是進(jìn)刀線的最短距離。設(shè)置“最小斜面長(zhǎng)度”使狹小的切削不能生成刀路軌跡，可以確保傾斜進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)不會(huì)在刀具中心留下未切削的柱狀材料，目的是控制非中心刀具如飛刀的頂?shù)秵?wèn)題，如圖4所示。如圖5所示的d63r8的飛刀，刀具直徑D=63 mm，刀片半徑r=8 mm，那么飛刀中間無(wú)法加工的距離是63-8×2=47 mm。如果在傾斜進(jìn)刀或加工時(shí)刀具左右前后的移動(dòng)距離小于此距離，那么在刀具中間存在沒(méi)切除的料，再次下刀時(shí)可能存在頂?shù)?。為防止頂?shù)?，?duì)于d63r8的飛刀來(lái)說(shuō)，最小斜面長(zhǎng)度取刀具直徑百分比需大于（63-8×2）÷63=74.6%。平底銑刀不存在上面所說(shuō)的頂?shù)秵?wèn)題，但為了保證刀具能夠以合理的斜坡角進(jìn)刀，最小斜面長(zhǎng)度可取刀具直徑百分比的20%～30%；球刀可垂直進(jìn)刀，因此對(duì)球刀最小斜面長(zhǎng)度可取刀具直徑百分比為0%[3]。

圖4 最小斜面長(zhǎng)度

圖5 飛刀

2 利用沿形狀斜進(jìn)刀實(shí)現(xiàn)螺旋銑削

對(duì)于任何形狀的腔體、凸臺(tái)側(cè)壁精加工，通常采用“使用邊界面銑削”工序子類型。采用“輪廓”切削模式，定義“毛坯距離”等于側(cè)壁高度。根據(jù)刀具情況定義“每刀切削深度”，在非切削移動(dòng)參數(shù)中定義進(jìn)刀類型為“開(kāi)放區(qū)域”→“圓弧”。生成的刀路軌跡每切削一層刀具要退刀、抬刀、再進(jìn)刀一次，效率偏低[4-5]。

把“每刀切削深度”定義為0，在非切削移動(dòng)參數(shù)中定義進(jìn)刀類型為“封閉區(qū)域”→“沿形狀斜進(jìn)刀”，“開(kāi)放區(qū)域”→“與封閉區(qū)域相同”，退刀類型定義為“線性”，生成的刀路軌跡如圖6所示。利用螺旋進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)來(lái)切削工件，實(shí)現(xiàn)了螺旋銑削的目的，且只有一刀進(jìn)一刀退，提高了切削效率。

圖6 螺旋銑削

通過(guò)調(diào)整“斜坡角”的大小可以改變螺旋進(jìn)刀的螺距，滿足不同的加工要求?！靶逼陆恰钡拇笮】梢岳寐菪碌队?jì)算器進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于非圓孔的加工，可以根據(jù)周長(zhǎng)換算成孔的直徑；對(duì)于凸臺(tái)側(cè)壁的加工，加工孔直徑應(yīng)取凸臺(tái)直徑加上兩倍刀具直徑。

另外，利用沿形狀斜進(jìn)刀實(shí)現(xiàn)的螺旋銑削也可以用于鑄件、鍛件的粗加工。粗加工余量設(shè)置準(zhǔn)確，如圖7所示。也可以用于一些材料的下料，如圖8所示塑料齒輪，采用“平面面銑”工序子類型，采用“輪廓”切削模式，選擇齒輪頂面的齒形輪廓線為部件邊界（材料側(cè)為內(nèi)部），選擇齒輪底面往下偏置0.1 mm的平面為加工指定底面。退刀類型定義為“與進(jìn)刀相同”或“抬刀”，其他參數(shù)的設(shè)置與上面“使用邊界面銑削”相同，生成齒形下料的刀路軌跡。

圖7 鑄件、鍛件粗加工

圖8 塑料齒輪齒形下料

3 結(jié)語(yǔ)

以上沿形狀斜進(jìn)刀的應(yīng)用在切削加工時(shí)也存在一定的不足，切削時(shí)刀具受力不均勻有點(diǎn)損刀；應(yīng)用時(shí)還需要編程人員根據(jù)不同的切削材料、不同的刀具合理設(shè)置切削參數(shù)、非切削移動(dòng)參數(shù)及進(jìn)給率和速度等參數(shù)，在提高切削效率、保證加工質(zhì)量的同時(shí)把刀具的損耗降到最低。