淺談4軸加工編程的切削方法

劉巧明

（深圳市寶山技工學(xué)校，廣東深圳518118）

1 引言

對(duì)于案例的4軸加工（提供3D圖）編程，主要敘述兩個(gè)內(nèi)臺(tái)階的刀路作比較，既可以橫向的往復(fù)切削開粗，也可以縱向螺旋運(yùn)動(dòng)的切削開粗。究竟哪種方法最合適，通過以下的刀路編程及參數(shù)設(shè)置比較，從中可以找到一些經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

2 零件圖

圖1 所示為4軸加工的鋁合金零件3D圖，裝夾說明：黃色件為加工件，綠色配合件為頂尖固定中心位，尾部灰色件為三爪緊固件。

圖1 零件裝夾示意圖

3 加工位置及第一種縱向切削編程方法

切削位置如圖2所示。

圖2 A框線內(nèi)為切削位置

（1）規(guī)律延伸邊界曲面如圖3所示，延伸長度為加工面至毛坯的高度17.5mm，凹臺(tái)階總長度40mm，設(shè)計(jì)一把φ16mm的高速鋼立銑刀，通過兩個(gè)延伸面及復(fù)制至中間的曲面，共分3次開粗（見圖4）及3次精加工（見圖5）。

圖3 延伸邊界曲面

圖4 3次開粗

圖5 3次粗加工

（2）規(guī)律延伸曲面創(chuàng)建：打開UG10.0軟件→插入→彎邊曲面→找到邊界曲線→指定圓曲面→輸入延伸高度→完成。

（3）開粗刀路編程：打開UG10.0軟件→進(jìn)入加工模塊→選擇可變輪廓銑→幾何體只選加工坐標(biāo)，勿選workpiece→進(jìn)入驅(qū)動(dòng)設(shè)置→刀軸為遠(yuǎn)離直線→指定延伸好的曲面→選擇切削方向→指定材料方向→驅(qū)動(dòng)設(shè)置切削模式為螺旋→按照每層1mm設(shè)計(jì)為18層→偏置0.2為預(yù)留余量→曲面百分設(shè)置率為Z面余量→顯示接觸點(diǎn)→確認(rèn)。

（4）精加工刀路編程：重復(fù)（3）的步驟，并復(fù)制3個(gè)刀路進(jìn)來；→偏置為0→曲面百分設(shè)置率百分之百→每層設(shè)置參數(shù)為0→切削方向?yàn)榈紫录^→進(jìn)給速度為F600→完成。

（5）總共加工時(shí)間分開粗16min，精加工時(shí)間3min，共約19min加工時(shí)間，加工效率中等。

4 加工位置及第二種橫向切削編程方法

橫向切削位置如圖6所示。

圖6 B框線內(nèi)為加工位

（1）擴(kuò)大曲面修剪（見圖7），按照百分率計(jì)算，找到曲面的參數(shù)線位置（見圖8），創(chuàng)建獨(dú)立曲面。通過創(chuàng)建的拉伸曲面進(jìn)行平面挖槽加工，同時(shí)也是為了4軸的橫向切削加工而準(zhǔn)備（見圖9）。

（2）創(chuàng)建擴(kuò)大曲面：打開UG10.0軟件→編輯→曲面→擴(kuò)大→計(jì)算刀具半徑與余量的百分率為8.2mm[8.2/（40/100）]=20.5→兩側(cè)邊修剪→創(chuàng)建曲面。

（3）拉伸曲面：選創(chuàng)建的擴(kuò)建曲面→插入→曲線→等參數(shù)式曲線→輸入數(shù)目為1→以此線來拉伸曲面→確定拉伸的方向→輸入17.5mm高度。此線創(chuàng)建曲面為關(guān)鍵的一步，可以將橫向切削位置與此面加工位置為同一位置。

（4）平面刀路編程：選擇平面刀路→自定義線的高度及深度→切削深度不分層→非切削運(yùn)動(dòng)的封閉運(yùn)動(dòng)方式為沿形狀斜進(jìn)刀→角度為0.25°→做到不抬刀的切削方法（此方法值得推薦）→對(duì)刀為中心開槽。

（5）橫向切削刀路編程：選擇刀路可變輪廓銑→選擇幾何體的加工坐標(biāo)→驅(qū)動(dòng)為擴(kuò)大修剪的曲面→指定刀軸為遠(yuǎn)離直線→曲面的切削方向?yàn)闄M向逆銑→材料方向指定向刀的位置→驅(qū)動(dòng)切削模式為往復(fù)→每層加工0.4mm的數(shù)量628次（計(jì)算為π×80/0.4=628）；精加工復(fù)制第一次縱向加工的刀路。

圖7 曲面修剪

圖8 參數(shù)與與拉伸曲面

圖9 橫向切削

（6）粗加工時(shí)間為10min，精加工時(shí)間為3min，共13min切削時(shí)間。

5 結(jié)束語

通過以上的兩種開粗切削方法，同樣的刀具與參數(shù)，加工時(shí)間相差明顯，且切削受力不一樣。橫向加工是每走一刀角度旋轉(zhuǎn)一次，旋轉(zhuǎn)一圈加工完成。而縱向切削旋轉(zhuǎn)次數(shù)是N次，且不受力，切削量有限，導(dǎo)致加工效率降低。在4軸類似與此結(jié)構(gòu)較為普遍，建議使用先挖槽下刀，選用橫向切削。