樊偉杰，劉永弟，馬彥秋

河北太行機(jī)械工業(yè)有限公司 河北石家莊 052165

1 序言

我公司加工的某零件圖樣如圖1所示，其加工面具有2.14°拔模斜度，并且其橫截面輪廓是由多條直線和圓弧連接而成的復(fù)雜曲線，同時(shí)棱邊處還要求倒圓弧角R5mm。

圖1 零件圖樣

根據(jù)零件加工內(nèi)容和以往經(jīng)驗(yàn)，我們采用了CAM軟件編程的方式進(jìn)行了試制，由于零件加工面積大，對(duì)表面粗糙度要求高，所以用CAM編制的程序很復(fù)雜，從而造成了該零件的加工程序在存儲(chǔ)執(zhí)行、中斷再運(yùn)行、更改銑削參數(shù)等各方面均十分不便，嚴(yán)重影響了零件的生產(chǎn)效率。

另外，受程序存儲(chǔ)空間的影響，該零件只能在具有外部擴(kuò)展存儲(chǔ)的大型加工中心上生產(chǎn)，而公司閑置的兩臺(tái)小型簡(jiǎn)易數(shù)控銑床因存儲(chǔ)空間不足而無法加工該零件，從而導(dǎo)致了零件生產(chǎn)成本的增加和空閑設(shè)備的資源浪費(fèi)。

2 改進(jìn)思路

為了改善生產(chǎn)現(xiàn)狀，利用公司閑置資源，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)有效提高零件生產(chǎn)效率，我們通過研究決定改用人工編程來替代CAM編程。通過運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)的高級(jí)參數(shù)來編制適合機(jī)床系統(tǒng)的宏程序，同時(shí)利用子程序和循環(huán)功能來實(shí)現(xiàn)零件加工參數(shù)的調(diào)整和更改，從而實(shí)現(xiàn)零件加工程序的優(yōu)化，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

2.1 刀具選擇

根據(jù)前期CAM編程及刀具的使用情況，我們決定仍然采用φ25mm的R5型可轉(zhuǎn)位圓角立銑刀（見圖2）來加工零件。由于采用該規(guī)格的刀具加工效率高且剛性好，并且在加工兩側(cè)R13mm圓弧時(shí)不產(chǎn)生過切干涉，應(yīng)用效果較好，所以后期程序編制均按此規(guī)格刀具來執(zhí)行。

圖2 可轉(zhuǎn)位圓角立銑刀

2.2 編程分析

通過分析零件加工面結(jié)構(gòu)特性，可以把該零件的加工曲面分層考慮，每切削層（橫截面）的加工曲線都是由相同的直線、R圓弧、過渡圓弧等多條曲線連接而成，切削截面如圖3所示。另外，自上而下每層都比上一層在某單一軸向增加一個(gè)偏移位置，從而形成零件的2.14°拔模斜度。

圖3 切削截面示意

通過以上分析可得出，該零件的加工面可以分層切削，每層的加工刀路（切削曲線）均相同，并且下一層的加工零點(diǎn)的X軸坐標(biāo)（或Y軸坐標(biāo)）只需偏置一個(gè)固定距離，執(zhí)行同樣的加工刀路，刀具半徑參數(shù)不變，就能夠?qū)崿F(xiàn)拔模角度的偏移。另外，零件的端面棱邊要求有R5mm圓弧過渡，該部分的加工同樣可以看做是上述截面輪廓增加倒圓角。

2.3 改進(jìn)方案

經(jīng)過上述分析，我們可以在數(shù)控程序中設(shè)定一個(gè)適當(dāng)?shù)膮?shù)，該參數(shù)可以控制某一加工截面層的一個(gè)坐標(biāo)值，從而在主程序中通過循環(huán)調(diào)用該參數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同層加工坐標(biāo)的變化。同時(shí)將截面輪廓的加工刀路作為一段子程序來循環(huán)調(diào)用，通過每層坐標(biāo)值的比例變化來實(shí)現(xiàn)整個(gè)零件2.14°曲面的加工。

另外，由于用刀具半徑做參數(shù)更易實(shí)現(xiàn)零件端面的R5mm圓弧過渡，所以可以將刀具半徑補(bǔ)償值作為主程序的可變參數(shù)，同樣通過分層切削來實(shí)現(xiàn)端面輪廓的倒圓角功能。

3 程序代碼

通過上面的改進(jìn)分析，我們可以將該零件曲面的加工分為兩部分來完成：一部分是以切削點(diǎn)的刀具半徑為可變參數(shù)的端面圓角加工程序；另一部分是以加工零點(diǎn)坐標(biāo)為可變參數(shù)的拔模斜度加工程序。

3.1 倒圓角編程

倒圓角過程如圖4所示，該部分程序用刀具半徑補(bǔ)償值來做可變參數(shù)，而圓弧銑刀倒R圓角時(shí)又與其加工點(diǎn)的角度有關(guān)，其編程格式如下（大隈系統(tǒng)）。

圖4 倒圓角示意

3.2 拔模斜面編程

拔模斜面（見圖5）加工程序刀具半徑為定值12.5mm，切削變量用切削深度Z確定，而該Z值下切削截面X方向的變量與深度成正切關(guān)系：△X=△Z×tan2.14°，編程格式如下（大隈系統(tǒng)）。

圖5 拔模斜面示意

3.3 整體加工程序

由倒圓角和銑斜面兩部分組成的完整加工程序如下（大隈系統(tǒng)）。

4 結(jié)束語

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，改進(jìn)后的程序效果如下。

1）用宏程序編程代替CAM編程，使加工程序由原來的600KB減小到1KB。

2）不再使用擴(kuò)展內(nèi)存卡即可加工，使簡(jiǎn)易數(shù)控銑床加工該零件成為現(xiàn)實(shí)。

3）有效利用閑置簡(jiǎn)易數(shù)控銑床，提高了機(jī)床利用率。

4）更改切削參數(shù)方便，通過改進(jìn)步長和進(jìn)給，零件的加工時(shí)間從30min/件縮短到20min/件。