基于UG8.5的舍棄式螺旋刀刀體的四軸數控加工

梁豐，呂輝

（河源職業技術學院，廣東河源517000）

基于UG8.5的舍棄式螺旋刀刀體的四軸數控加工

梁豐，呂輝

（河源職業技術學院，廣東河源517000）

分析了舍棄式螺旋刀的結構特點，介紹UG8.5的四軸加工技術對舍棄式螺旋刀刀體的數控編程和加工工藝的規劃，并分析了數控編程中加工策略的選擇及參數的設置，解決了斜面精度無法保證（在舍棄刀片安裝完成后，其圓跳動無法滿足加工要求）的加工工藝難點，取得了良好的加工效果。

舍棄式螺旋刀刀體；UG；四軸數控加工

舍棄式螺旋刀與傳統焊接式硬質合金刀片相比，避免了焊接造成的內部組織的變化而降低切削性能，而且舍棄式螺旋刀設計有數個切削刃，當加工過程中一個切削刃崩缺不能繼續工作時，可以極其方便地轉換刀片角度使用另一個刀片刃口繼續進行加工，直到刀片上的全部刃口報廢為止。這樣，舍棄式螺旋刀與傳統焊接刀片相比，無論加工效果、使用成本上都有著無可比擬的優點。隨著計算機的發展，在歐美發達國家應用于木材加工行業的舍棄式螺旋刀從粉末冶金技術到刀片加工技術已經突破，舍棄式螺旋刀的應用日趨成熟，國內家具制造業也逐步引進并開始應用[1]。本文旨在介紹舍棄式螺旋刀刀體的加工工藝及加工方法，希望能為企業生產提供相應借鑒。

1 工藝分析

舍棄式螺旋刀結構如圖1所示，其零件的毛坯（精料）最大尺寸為￠97×150，材料為7系航空鋁，表面光潔度較高，此工件有螺旋槽，側平面還有孔，頂部有半圓球，根部還有個半圓槽，有一系列的特征，如果在三軸機床上很難一次性把所有的面都加工到位，可能要多次裝夾加工，對于效率上來說相對慢很多，并且多次裝夾產生誤差，使工件精度達不到理想效果，并且根部半圓槽須用到四軸加工，通過以上分析，此工件采用四軸加工，一次裝夾可以切削加工所有的面。

圖1 舍棄式螺旋刀的組成

根據舍棄式螺旋刀刀體的結構特點，特制訂舍棄式螺旋刀刀體的加工工序為：刀體螺旋槽粗加工—刀體成型槽粗加工—刀體螺旋面粗加工—刀體螺旋面精加工—刀體螺旋槽面側壁精加工—刀體成型槽底面精加工—刀體成型槽側壁精加工—刀體成型槽斜面精加工—螺紋孔定位孔加工—加工螺紋孔—螺紋孔攻絲。

2 加工準備

2.1 加工設備的選取

根據加工要求及河源職業技術學院實訓室現有的條件，選用了HARDINGE四軸加工中心（操作系統為FANUC數控系統，回轉軸為A軸），哈挺四軸加工中心主軸最高轉速為12 000 r/min，機床剛性較好，加工精度穩定，能夠滿足刀體的加工需要。

2.2 工件的裝夾

舍棄式螺旋刀刀體毛坯精料已經將中間的孔加工完成，為了便于加工，需要制作專門的夾具（芯軸及芯軸隔套），裝夾時，現將芯軸固定在機床回轉軸上，再將舍棄式螺旋刀刀體安裝在芯軸上，芯軸隔套主要是根據舍棄式螺旋刀刀體的長度來調整定位。因為工件較為寬大，在前端加裝一個頂尖來防止在切削的時候振動變形，同時在一條軸線上固定，使工件的精度達到要求。裝夾模擬圖如圖2所示，實際裝夾效果如圖3所示。

圖2 舍棄式螺旋刀刀體的裝夾

2.3 加工工序及關鍵工藝參數表

由于舍棄式螺旋刀刀體的材料為鋁合金材料，其硬度較低，切削性較好，另根據模型各加工區域形狀和結構特點，對其進行加工工藝分析，確定各加工工序使用的刀具及主要切削參數如表1所示。

表1 加工工序使用刀具及主要切削參數表

3 數控加工工藝的制定與后置處理

本文數控加工工藝的刀路制定是基于UG8.5軟件，該軟件在實踐加工中應用非常廣泛。軟件功能很強大，可以進行多軸數控加工。本文的多軸加工編程刀路采用了其中比較常用的基本加工策略和多軸加工策略[2]。

3.1 數控加工工藝的制定

（1）刀體螺旋槽粗加工，采用“可變輪廓銑加工”去除余料，留0.3余量進行精加工，生成的刀路如圖4所示。

圖4 刀體螺旋槽粗加工刀路

（2）刀體成型槽粗加工，采用“等高型腔銑”去除大面積余料，留0.5余量進行精加工，生成的刀路如圖5所示。

圖5 刀體成型槽粗加工刀路

（3）刀體螺旋面粗加工，采用“平面銑”加工，留0.1余量進行精加工。

（4）刀體螺旋面精加工，采用“平面銑”加工，去除余量，生成的刀路如圖6所示。

圖6 刀體螺旋面加工刀路

（5）刀體螺旋槽側壁精加工，采用“可變輪廓銑加工”去除余量。

（6）刀體成型槽底面精加工，采用“平面銑”加工，去除余量，生成的刀路如圖7所示。

圖7 刀體成型槽底面精加工

（7）刀體成型槽側壁精加工，采用“等高型腔銑”加工，去除余量，生成的刀路如圖8所示。

圖8 刀體成型槽側壁精加工刀路

（8）刀體成型槽斜面精加工，采用“等高型腔銑”加工，去除余量，生成的刀路如圖9所示。在加工刀體成型槽斜面時刀具不能選擇過大，不然會對刀體成型槽底面產生過切。另外加工時要保證刀軸與加工斜面垂直。

圖9 刀體成型槽斜面精加工刀路

（9）螺紋孔定位孔加工，采用“標準鉆G81”，確定螺紋孔的位置。

（10）螺紋孔加工，采用“標準鉆，深孔鉆G83”，生成的刀路如圖10所示。

（11）螺紋孔攻絲，采用“標準鉆攻絲G84”，對孔進行攻絲。

3.2 后置處理

由于選用的四軸數控機床編程相比三軸數控機床多了一個繞X軸旋轉的A軸。為了保證加工的安全，用UG編程后還需進行仿真加工和后置處理。各特征刀路路徑編程后，需要全部仿真加工進行初步校驗，檢查是否存有漏切、過切現象，初步檢驗是否滿足加工要求。在仿真軟件中進行刀路仿真時，有些安全隱患是看不出的，如夾具對刀具產生的干涉。因此在加工前，必須對機床后置處理和裝夾干涉，按實際情況設置。后處理程序必需按照四軸數控機床的實際配置考慮，四軸數控機床的后置處理根據系統和機床型號不同而不同，不同類型的四軸數控機床要根據具體的機床運動軸配置（繞哪個軸為旋轉軸）、數控系統和機床型號、工作臺的行程等因素編制適合具體機床型號的后處理選項文件，這樣產生的NC代碼才能使用，否則刀路會產生亂刀，出現主軸與零件、機床相碰撞的情況[3]。

4 加工效果

按上述工藝參數設置，經試切、干涉檢查確認無誤后進入實體的加工階段，加工好的舍棄式螺旋刀刀體如圖11所示。其精度都達到了使用要求。

圖11 加工完成的舍棄式螺旋刀刀體

5 結束語

通過對舍棄式螺旋刀的結構特點進行分析，確定了芯軸及芯軸隔套對刀體進行裝夾的裝夾方案。并通過UG8.5的四軸加工技術對舍棄式螺旋刀刀體的數控編程和加工工藝的進行了規劃，確定了加工刀具及加工參數，加工程序經仿真加工及后置處理，順利完成了舍棄式螺旋刀刀體的加工任務，取得了良好的加工效果。

[1]呂輝，廖曉明．多軸加工編程實例教程[M]．西安：西北工業大學出版社，2016.

[2]寇文化．數控銑多軸加工工藝與編程[M]．北京：化學工業出版社，2015.

[3]曹懷明．四軸數控加工實例詳解[M]．北京：機械工業出版社，2012.

Four-Axes CNC Machining of Abandoning Type Spiral Cutting Blade Based on UG8.5

LIANG Feng，LV Hui
（Heyuan Polytechnic，Heyuan Guangdong 517000，China）

The structural characteristics of abandoning type spiral cutter was analyzed in this paper.This paper also introduced the CNC programming and the planning of processing technology for abandoning type spiral cutting blade applying the Four-axes NC technology based on UG8.5.The CNC machining programming choices and parameter settings were also analyzed in this paper.The processing technology difficulties of cant precision unable assure were solved and a good machining results were achieved.

abandoning type spiral cutting blade；UG；four-axes cnc machining

TH162

：A

：1672-545X（2017）01-0174-03

2016-10-14

梁豐（1978-），男，黑龍江密山人，講師，本科，主要研究方向：機電產品設計與制造。