基于NX1980的弓把零件加工刀路優化

孫濤

（泰山職業技術學院，山東 泰安 271000）

0 引言

黨的十八大以來，習總書記曾經反復強調，不論經濟發展到什么時候，實體經濟都是我國經濟發展、在國際經濟競爭中贏得主動的根基。實體經濟的主體就是制造業，制造業是立國之本、強國之基。當前我國制造業面臨的主要問題就是技術生產力的匱乏和勞動力成本的上升。

NX軟件是當前市場上主流的CAM軟件之一，是德國西門子公司出品的一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設計與計算機輔助制造）系統，NX可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構與加工。近些年，NX軟件更新換代比較快，當前較新版本是NX1980。由于此款軟件功能強大，在網絡上有較多的免費教程，所以應用面廣[1]。

在某些小微企業，存在著技術工人能夠初步使用CAM軟件編程，但是很難深入研究應用，生產加工效率不高。主要是由于部分年輕人不愿意進加工制造企業，以70、80后為主的一線操作工人中的高級技術工人占比又不高，由于年齡和思維定式的原因，再加上他們接受新事物相對較慢，從手工編程到軟件自動編程頗有抵觸，認為只要能生產出合格產品就可以。在工作中，工人的加工知識儲備往往以滿足合格零件的基本需要為主[2]。

在某些在欠發達地區的小微企業中，沒有專職編程人員，生產產品又相對比較單一，多是編程與操作機床工作一起兼顧。他們很少主動思考如何去提高工件生產效率、提高產能這些問題。

1 弓把工件加工工藝分析

當前CAM軟件還沒有智能到自動提高產能的程度，在對在對CAM軟件的應用過程中，編程人員應多開拓思路，通過建立輔助面或輔助體，靈活應用刀路編輯功能，大大提高產品生產效率。

如圖1所示，該企業生產一批弓把，為樹脂材料，表面粗糙度要求不高。加工完成后，表面再進行噴砂處理，毛坯板料厚度與零件厚度相同。

圖1 弓把工程圖

弓把原加工工藝：將毛坯下側放置墊塊，四點用壓板螺栓壓緊固定。充分考慮毛坯變形情況，中心部位也進行墊塊支撐。上表面凹洼處用直徑16mm圓鼻刀“型腔銑”開粗，每次下刀背吃刀量1.5mm。隨后用直徑10mm的球刀精加工及采用麻花鉆鉆孔。再次，用“深度輪廓銑”加工工件輪廓。最后通過麻花鉆加工弓把側面孔。

從圖2可以看出，原加工刀路比較雜亂，合理性差，抬刀次數較多。在機床Y軸操作行程還有空余的情況下，選擇了兩件工件同時加工。其操作者反映，在吃刀量較大的情況下，同時多件排位加工恐有壓板打滑的現象出現。在用深度輪廓銑加工周邊輪廓時，加工底部留0.2mm的余量，以便拆卸工件。由于工件上表面不平整有凹洼的存在，導致工件上側抬刀數量較多[3]。

圖2 弓把原加工刀路

2 弓把工件刀路優化

2.1 弓把上表面加工思路

從工件上表面形狀可以看出，工件右側有較大的凹洼。底部大部分平整，最右側有明顯淺灘區域。從提高加工效率的角度來看，可以嘗試“自適應銑削”加工方式。刀路如圖3所示。

圖3 自適應銑刀路

（1）生成輔助體。新建草圖，采用“投影曲線”命令，拾取拾取凹洼處邊界輪廓線。在建模模式下通過“拉伸”指令生成兩平面。再將兩平面加厚生成邊界實體。若沒有生成邊界輔助體，“自適應銑”加工就會產生刀具在工件外部下刀的現象。

（2）自適應銑削參數設置。WORKPIECE選項中，指定部件選項中，“部件幾何體”選擇弓把工件。點擊“添加新集”選項，選擇上一步生成的邊界平面輔助體。進入“自適應銑削”模塊，使用直徑16mm的圓鼻刀進行開粗加工。首先通過麻花鉆完成鉆孔加工，在自適應銑削非切削移動“預鉆點”選項中，選擇已加工孔的中心點作為下刀點。淺灘區域的加工需要在“自下而上切削”選項卡中，選擇“切削層之間”，步距選擇合理的切削層深度。最后選擇球刀使用“固定輪廓銑”完成弓把工件上表面的精加工。

2.2 深度輪廓銑多件加工思路

在機床Y軸工作行程能夠滿足多件生產的情況下，盡可能選擇多件加工。若提高“深度輪廓銑”加工效率，可以將多工件用輔助體連接，采用 “沿部件斜進刀”方法進行加工。如圖4所示。所產生的刀路簡潔，加工效率高，跳刀少，具體操作方法如下：

圖4 沿部件斜進刀刀路

（1）建立新實體。新建草圖，選擇弓把底部輪廓曲線，在建模模式下拉伸至弓把上表面，生成實體。將弓把工件移動至另一新圖層。通過建立上平面平整的新實體，保證在用“深度輪廓銑”生成傾斜刀路時，不會產生抬刀次數過多或工件一側先生成加工刀路的現象。

（2）建立豎直輔助體。新建草圖，在弓把側壁選擇較平緩的位置繪制直線，將四個工件相連接。進入建模模式，使用“拉伸”指令，將線拉伸生成輔助面。比弓把工件上表面高1-2mm。再將面兩側加厚，總厚度為0.1 mm。若輔助面與工件上表面等高，在刀路生成后，工件上側的刀路容易產生跳刀現象。

（3）進入加工模式，“部件幾何體”選擇四個工件，“添加新集”選擇剛加厚的幾何體。“部件偏置”選項選擇負值，具體數值略小于加工刀具半徑即可。此數值設置是保證刀具在生成傾斜刀路時，刀路盡可能地逼近輔助體。

（4）進入“深度輪廓銑”“陡峭空間范圍”選擇“僅陡峭的”，切削方式“順銑”，切削順序“深度優先”，策略選項卡中“層到層”選擇“沿部件斜進刀”，斜坡角度為“0”。選擇合理的切削用量，生成簡潔實用的加工刀路[4-5]。用輔助體生成傾斜刀路的方法也可以應用在非垂直側壁的幾何體上。

3 弓把工件刀路優化效果

通過優化刀路，合理選擇下刀方式，有效控制切削路徑，減少了切削阻力，提高了企業的生產效率。從加工前后刀路比較可知，型腔銑單件加工耗時5.7分鐘，采用自適應銑削的方式耗時3.8分鐘，加工效率提高66%。深度輪廓銑兩件工件加工結束共耗時40分鐘，刀路優化后，四件工件采用傾斜下刀方式共耗時31分鐘，加工效率提高77.5%。

4 結語

綜上所述，在生產加工過程中，產品生產編程人員應開拓思路、精益求精，積極接受并使用CAM軟件的新功能。合理選擇切削方式，通過建立輔助面、輔助體或修剪刀路，盡可能地去除多余無效的空行程刀路，有效控制切削路徑，減少提刀次數。最終生成簡潔、有效的加工刀路，從而大大提高產品的加工效率。