對于數控銑床切入切出編程方法的應用

孫茂原

摘 要：機械產品中的眾多零件都有內外輪廓的基本外形，內外輪廓的精確性伴隨著經濟發展、工業進步，愈發提高。內外輪廓的精確性會受到輪廓加工中的進刀點和退刀點位置的重要影響，一旦進刀退刀的加工方法不對或不準確，零件報廢率便會提升，嚴重影響出產工件質量和產品質量、工程效率。工件加工過程中，圓弧切入切出法是應用廣泛的編程方法。但目前，既成數控系統基本沒有成熟的指令，因此在加工中的加工人員的程序編寫成為研究的重點。本文結合實際， 在數控加工中進退刀問題進行探討， 并總結選用原則，提升加工效率。

關鍵詞：數控編程；切入切出；刀具半徑補償

1.引言

數控銑削加工的工藝設計是在普通銑削加工工藝設計的基礎上進行研發。一般情況下，某個零件并不是所有的表面都需要采用數控加工，應該根據加工要求和企業的生產實際，來確定加工要求，例如，由直線、圓弧、非圓曲線及列表曲線構成的內外輪廓；空間曲線或曲面等。機械產品中的眾多零件都有內外輪廓的基本外形，內外輪廓的精確性伴隨著經濟發展、工業進步，愈發提高。隨著數控技術的發展，這種精度的需求在一定程度上得到滿足，CAD等制圖軟件的發展為這種可能的實現提供了強有力的技術支持。工件的曲面造型設計和加工造型的實現越發容易，工件的高精度設計需求得到實現。很多軟件具有實體造型功能，例如UG、MasterCAM等。實體造型具備不可替代的方便性、靈活性和快捷性，基于此，數控過程中的造型設計和制造得到廣泛應用。工件的實體造型形成的曲面，在一定程度上影響進退刀的精度，并影響高品質生產效率。本文基于此重點研究曲面工件數控加工進退刀編程方法。

切入切出路徑是刀具從工件外輪廓進入內部和加工完將刀具引出到輪廓外邊的過渡段。數控銑床加工內外輪廓的方法一般有兩大方向，一個是直線切入切出，另外一個是圓弧切入切出方法。直線切入切出編程法是最基礎的方法，它的主要特性適用于初學者練習編程，簡單易學但精度較低。但是在實際生產時，工件的精度要求較高，因此，直線切入切出并不適用，一般情況下都會采用圓弧切入切出的方法來編程。考慮到現在市場上僅有德國的海德漢數控系統等少數系統具有成熟指令，因此大多數依舊需要工作人員實體進行加工程序的編寫。

2.對刀點選擇

對于數控機床來說，確定刀具和工件的相對位置對后期編程的實現具有重要意義。而這一位置的實現就是通過對刀點。對刀點是確認刀具和工件相對位置的基準點。目前對刀點的選擇原則包括：程序編制更簡單；容易找正、便于確定加工原點的位置；檢驗方便、可靠的位置；加工精度應提高。

對刀點既可以設計在加工零件上，也可以設置在機床上，最好設置在設計基準或者工藝基準上。比如常見的以外圓或孔定位的零件就可以取其中心與端面的交點。數控銑床的對刀過程可以劃分為以下步驟：一是機床回參考點，確認機床坐標系；二是裝夾工作毛坯；三是對刀測量；四是計算設定值。換刀點在選擇上采取手動換刀，因此換刀點要設計在零件外面。

3.切入切出方法

一是沿延長線切入切出。常見零件輪廓基本由直線圓弧組成，在交界處會出現棱角，沿著相交元素的延長直線或者弧線進行切入切出的方法就是沿延長線切入切出。

二是沿切線切入切出。針對平面凸臺零件，如果輪廓是圓弧，無棱角，無延長線，那么就可以做切線，并由切線切入，加工后反向切出，減少刀痕。

三是沿切圓弧切入切出。針對平面凹槽類工件，在從內測圓弧切入，加工后從另一端切出，減少刀痕的方法就是沿切圓弧切入切出。

4.加工進退刀方式的選用原則

一是若待加工曲面邊界敞開、無夾具，應延伸曲面或者設計更大范圍的覆蓋曲面，從外圍邊界開始加工。直線走刀，這種方法程序段少最大限度保證母線的直線度，直紋造型。

二是若待加工曲面邊界受限，那么這時候刀具做不到任意進退，這時就要盡量減少干涉的出現。

三是若要二維加工精度要求較高的零件曲面，不可垂直法向切入。這個時候應當接觸零件的曲面的延長線。再從延長線角度進行切入，打造高質量零件。這個時候，進退刀也都要從延長線角度出發（如圖2）。若為沿延長線，而是沿法向切入，工件便會落下刀痕。同時，在加工過程中要連續，不要停頓出現接刀痕（如圖3）。若不可避免發生垂直刀法，就要讓刀具遠離工件，再進行垂直切入，同時建立刀補。

四是銑削內槽封閉曲面的切入或切出不可外延，要求沿曲面法線走刀（圖4）。

五是三維銑削加工的走刀可以劃分為潛入式進退刀、水平進退刀、法向進退刀、切向進退刀共4種方式。這四種方式具有不同特點，其中，潛入式進退刀適用于凸型面，水平進退刀刀具切入和切出都是平行于平面的。法向進退刀的引導線事法向于被加工表面的，而與之存在明顯區別，切向進退刀的事引導線切于被加工表面的。

5.曲面進退刀方式選擇及數控生成

在實操中，進退刀方式涉及到三種：一是垂直進退刀。球頭銑刀用行切法，就是說，球頭銑刀加工工件廓后，其產生的切點軌跡是一行一行的。如果進刀點采取垂直方式切入，刀具是自上向下鉆到工件表面，一般不被使用。二是采用近似的方法使每行進退刀從曲面外進行。三是以比被加工曲面大的曲面生成刀具軌跡。生成曲面的同時，以大曲面覆蓋或延伸并進行刀具軌跡生成，這一方法并被廣泛采用。數控程序的生成和加工就是要在加工模型基礎上，進一步進行機床設置、刀具設置、加工方法設置等等參數設置，在這之后設定曲面的加工范圍，創建刀具路徑。

參考文獻：

[1] 張繼紅，曹勇，《實驗室科學》，2007年第3期；

[2] 韓勇娜，王立蕓，《時代農機》，2018年12期；