優化數控編程提高加工效率

王雪薇　李樹偉

摘 要：文章介紹全封閉烘壓線圈模具整體數控加工的特點，研究提高加工效率的方法，指出高速加工的優勢和特點。整體數控加工模具的材料利用率低，只用在高附加值和高精度的產品中，對提高產品的加工效率具有重要的意義。

關鍵詞：全封閉烘壓線圈模具；高速加工；材料利用率；高精度；加工效率

引言

常規數控加工編程方法是使用通用的軟件來計算加工的刀路，實現了復雜工件的自動數控加工。隨著數控編程技術的發展，出現了高速加工的理論，它有兩個衡量指標：一是主軸高轉速；二是快速進給量。高速加工方式具有明顯的優勢是切削效率高，材料去除率是常規切削的2～5倍；切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均小；刀具和工件受熱影響小；高速加工的速度高，機床激振頻率遠高于工藝系統固有的頻率，容易獲得較高的工件表面質量。目前使用的是通用數控編程軟件，實現了復雜工件的數控加工，在高效率的今天，開始研究通過優化數控編程來提高加工效率。

1 提高加工效率的技術方法

高質量的數學模型是實施數控編程的前提和必要條件。在生產過程中，產品建模誤差一般包括數據輸入的隨機誤差、曲線和曲面的逼近誤差、曲線和曲面光順處理公差以及構造曲面方法不當而產生的誤差。[1]

在進行數控編程的前期，要確保數學模型的正確性和完整性。對于同一個對象，往往可以用多種加工的策略來計算刀具路徑，應保證刀具路徑無碰撞、無過切、分布均勻、切削用量和負載均勻。

在這里以全封閉烘壓線圈模具為依托，進行優化數控編程提高加工效率的實踐。全封閉烘壓線圈模具是大型線圈模具。分為一模單壓和一模雙壓兩種類型。其中一模雙壓線圈的模具是創新型產品，首次進行數控加工，實現一個模具完成兩個線圈的制造。線圈模具的長度接近700mm，是整體數控加工摳出。毛坯重量223kg，加工完成的工件重量108kg，去除材料重量是115kg。去除的材料超過了總重量的一半，材料利用率低，如此低的材料利用率只是應用在高精度和高附加值的產品上。一個項目至少要有12件模具，一年需要加工5個以上的類似模具項目，數量巨大，切除材料量大，產品精度高、附加值也高，優化數控編程提高加工效率非常有意義。

數控編程要實現高速加工，可以通過多種方法結合來實現：（1）參數偏置加工策略。利用自定義的參數線進行偏置方法求出光順連續的刀路。（2）模具方式區域清除。依據毛坯進行計算，避免出現“拐折刀路”和碰撞發生。（3）控制輪廓和區域切削方向。保證了切削方向的一致性。（4）模具高級偏置刀具由外部向內切削。刀具從外部進入，避免“踩刀”和“撞刀”。（5）進行輪廓光順。避免拐角突變轉向，實現高速的切削運動。（6）賽車線光順。實現切削量的均勻，保證切削過程有恒定的切削負載。（7）刀路的連接光順。實現了刀路和刀路之間的連續光順，可實現切削的速度恒定。（8）控制增加從外側接近。從外側接近，控制進入速度避免碰撞。（9）自動檢查干涉和過切。確保刀具和機床的安全。（10）短連接使用圓形圓弧。切削速度恒定，實現高速運動。

2 數控加工方法的研究

2.1 一模單壓線圈模具

2.1.1 沒有優化的常規方法

使用常規通用軟件進行編程，由于刀具路徑無法進行輪廓和余量的光順，存在大量的拐角突變轉向，根本無法實現高速切削。更沒有實現賽車線的光順來保持高速的進給。（見圖1）一模單壓線圈的模具用時06：10：38，在實際加工中所有的時間是8小時。

2.1.2 優化的刀路路徑

采用專業軟件進行數控編程，可以實現刀具路徑輪廓、賽車線、刀路連接區域的光順處理，沒有突變轉向的拐角，保證了恒定的高速進給、恒定的切削用量和機床輸出功率，實現了真正意義的高速切削。（見圖2）一模單壓線圈的模具用時02：09：57，在實際加工中所有的時間是3小時。節省了5小時的數控機床加工時間。

2.2 一模雙壓線圈模具

2.2.1 沒有優化的常規方法

采用通用軟件進行編程，由于刀具路徑無法進行輪廓和余量的光順，存在突變轉向的拐角，無法實現高速切削，（見圖3）雙線圈的模具用時12：00：25，在實際加工中所有的時間是13小時。

2.2.2 優化刀路路徑

采用專用軟件進行數控編程，可以實現刀具路徑輪廓和余量的光順處理，沒有突變的拐角，實現了真正意義的高速切削。（見圖4）雙線圈的模具用時03：49：20，在實際加工中所有的時間是5小時。節省了8小時的加工時間。

3 結束語

全封閉烘壓線圈模具的粗加工序，共4件單線圈的模具，8件雙線圈的模具計算出優化結果：

在一年已知的線圈模具共有五套，數控加工的時間可以優化節省約420小時，數控龍門銑床以單價用271元/小時計算，271元*420小時=11.38萬元，經濟效益非常可觀。

參考文獻

[1]朱克億.PowerMill高速數控加工編程導航[M].機械工業出版社，2012.

作者簡介：王雪薇（1980-），女，2003年畢業于東北林業大學，計算機科學與技術專業，現在哈爾濱電機廠有限責任公司工作，從事數控編程及標準化工作，工程師。