谷 巖,馮懿娜

西安航天復(fù)合材料研究所機(jī)加總裝中心

非金屬復(fù)合材料數(shù)控系加工刀具路徑優(yōu)化

谷 巖,馮懿娜

西安航天復(fù)合材料研究所機(jī)加總裝中心

數(shù)控加工采用數(shù)字信息對(duì)刀具的位移路徑進(jìn)行控制，也就可以在加工過程中達(dá)到更加精確和更加統(tǒng)一的效果。而影響數(shù)控加工質(zhì)量最為主要的一個(gè)因素就是刀具的路徑安排，這一因素決定著零件的形狀和輪廓是否能夠達(dá)到加工的要求。在此，本文對(duì)非金屬復(fù)合材料數(shù)控系加工刀具的路徑提出一些優(yōu)化措施。

非金屬符合材料；數(shù)控系；加工刀具

引言

數(shù)控加工是一種在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝方法，與傳統(tǒng)的機(jī)床加工方式相比，數(shù)控加工最為明顯的一個(gè)區(qū)別就是加工過程的控制手段的不同，即數(shù)控加工采用數(shù)字化的信息控制刀具進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)，從而可以對(duì)整個(gè)加工的過程進(jìn)行調(diào)控和處理。而由于數(shù)字化后的數(shù)控加工具有更加精密的特點(diǎn)，因此，數(shù)控化機(jī)床加工可以更好的適應(yīng)零件形狀多變、精度要求較高的加工任務(wù)，并且更容易的實(shí)現(xiàn)高效化和自動(dòng)化的生產(chǎn)。

1 數(shù)控加工常見的問題

1.1 轉(zhuǎn)角處理困難

由于數(shù)控機(jī)床運(yùn)行速度較快，因此在對(duì)某些要求較為精細(xì)的零件進(jìn)行加工時(shí)，就可能會(huì)因?yàn)榈毒哌\(yùn)行速度過快，導(dǎo)致刀具在對(duì)零件進(jìn)行切割時(shí)的運(yùn)行軌跡發(fā)生畸變，使得工件的某些變化較為復(fù)雜的邊緣輪廓的加工不夠完全，導(dǎo)致加工后的零件質(zhì)量不合格。另外，在對(duì)工件外輪廓的尖角處進(jìn)行加工時(shí)，一般采用的加工方式都是先把零件大體的輪廓切削出來，然后再對(duì)尖角的外緣采取回轉(zhuǎn)一段曲線或是圓弧的方式加工成一個(gè)尖角，而刀具在回轉(zhuǎn)的過程中就極易因?yàn)槌跗谠O(shè)定不精確或是刀具運(yùn)動(dòng)速度過快使得尖角角度不符合加工要求。

1.2 不同處理之間銜接不順

在對(duì)非金屬材料零件進(jìn)行加工時(shí)，由于零件各個(gè)部位的形狀和輪廓都各不相同，因此需要更換不同的刀具來達(dá)到零件加工的要求。每次銜接的過程都是由工人手動(dòng)完成的，因此可以保證在更換刀具后對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)，仍能得到很好的加工效果。但若是采用數(shù)控機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工，在需要根據(jù)零件的輪廓更換加工刀具時(shí)，往往是由機(jī)床自動(dòng)更換的，這就可能導(dǎo)致機(jī)床在自動(dòng)更換刀具的過程中由于刀具的移動(dòng)速度過快導(dǎo)致刀具運(yùn)行的軌跡不夠圓滑，不同刀具之間的連接軌跡不夠平滑，使得加工的效果受到影響。

1.3 機(jī)床和刀具過載

在對(duì)非金屬材料零件的轉(zhuǎn)角處進(jìn)行加工時(shí)，為了不影響零件轉(zhuǎn)角處的加工質(zhì)量，也避免由于刀具旋轉(zhuǎn)速度過快對(duì)刀具造成太大的荷載，使得刀具受到損壞，因此需要提前降低機(jī)床的運(yùn)行速度。但在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，很有可能會(huì)由于初期設(shè)置不合理或是由于刀具質(zhì)量不過硬，導(dǎo)致在對(duì)零件轉(zhuǎn)角進(jìn)行加工時(shí)刀具發(fā)生過載。

2 針對(duì)數(shù)控加工刀具路徑進(jìn)行的優(yōu)化措施

2.1 加工方式的優(yōu)化

若是在數(shù)控加工的過程中采用傳統(tǒng)的順銑的加工方式，則極易產(chǎn)生“拉刀”現(xiàn)象，影響到加工的質(zhì)量和效果。因此，在使用普通技術(shù)進(jìn)行非金屬材料零件的加工時(shí)，一般都會(huì)采取逆銑的加工方式。而在數(shù)控加工中，由于數(shù)控機(jī)床在制造和設(shè)置的過程中都事先有效的抵消傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的反向間隙，就可以使得傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行與加工的狀態(tài)更加的契合。因此，在使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件的加工時(shí)，就可以采用順銑的加工方式，使得順銑加工方式的優(yōu)點(diǎn)得到充分的體現(xiàn)，有效的提高加工的質(zhì)量和效果。

2.2 刀具切入、切出方式的優(yōu)化

在加工過程中，刀具的切入和切出方式是非常的靈活多變的，一般有水平圓弧、垂直圓弧、直線切入、斜向切入等切割方式。而采用什么方式進(jìn)行加工需要我們根據(jù)加工的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，要充分考慮到刀具的性能和加工材料的要求等。在進(jìn)行非金屬材料的加工之前，我們一定要充分的考慮到切割碎屑的清理和排除，然后再確定刀具的運(yùn)行路徑。因?yàn)榧庸し墙饘俨牧弦话銜?huì)產(chǎn)生大量的碎屑，而碎屑的堆積會(huì)很大的影響到機(jī)床的運(yùn)行，進(jìn)而影響到刀具切割工作的質(zhì)量。其次，我們要考慮到加工零件的形狀要求，因?yàn)橛行┣懈罘绞絻H僅只適合一些特定的零件形狀，而不能完成某些復(fù)雜輪廓的加工。切割的過程中一定要保證切割方式設(shè)置的精細(xì)程度，不要單純的為了節(jié)約切割步驟，減少切割時(shí)間而影響到加工的效果，使得產(chǎn)品的質(zhì)量降低。

2.3 回轉(zhuǎn)輪廓加工路徑的優(yōu)化

在對(duì)非金屬材料進(jìn)行數(shù)控加工的過程中，常常會(huì)碰見一些形狀結(jié)構(gòu)特別奇怪的零件，這就需要加工人員首先認(rèn)真的觀察零件的形狀，制定合適的加工方式。如果工件的輪廓中存在有內(nèi)角轉(zhuǎn)折、窄槽等結(jié)構(gòu)，就極其難以加工，若是按照傳統(tǒng)的加工方式進(jìn)行加工則很可能會(huì)由于刀具荷載過大，而使得刀具變形或是損壞。因此，在需要加工這種輪廓類型的工件時(shí)，就應(yīng)該選取直徑較小的刀具，并采取回轉(zhuǎn)的刀片運(yùn)行軌跡進(jìn)行切削，保證刀具在工作的過程中能保持較小的荷載，也能保證加工的質(zhì)量能夠達(dá)到要求。

2.4 筆式加工的路徑優(yōu)化

筆式加工屬于粗加工之后的半精細(xì)的加工方式，是為了對(duì)已經(jīng)過初步加工的零件進(jìn)行進(jìn)一步的打磨和處理，使得零件表面的瑕疵較少，并能夠使零件具有一定的精度的一道加工程序。因此，筆式加工是零件加工中一項(xiàng)必不可少的步驟。筆式加工的主要內(nèi)容是將粗加工過程中不能清除的加工余量清除掉，使得精加工步驟中零件各部位的加工余量能夠較為均勻。因此，筆式加工應(yīng)該首先采用直徑較大的刀具清理凹槽或是拐角中存在的加工余量，然后再用直徑較小的刀具進(jìn)行更加細(xì)致的清理，直到最終將余量幾乎完全除去。

結(jié)語

隨著技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)前加工業(yè)中一種普遍的加工形式。而我們?cè)诠ぷ鞯倪^程中，一定要勤于思考，多多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同的加工情況選擇合適的加工方式，利用好數(shù)控加工的優(yōu)勢，提高加工的效率和效果。

[1]洪美琴.基于數(shù)控系統(tǒng)的刀具工作角度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝,2015,(3):39-41.

[2]李朝秀.數(shù)控機(jī)群的技術(shù)準(zhǔn)備配送模式研究[J].機(jī)械工程師,2015,0(3):274-275.