非金属复合材料数控系加工刀具路径优化

2015-03-11冯懿娜

科学中国人 2015年24期

关键词：轮廓机床数控机床

谷岩,冯懿娜

西安航天复合材料研究所机加总装中心

非金属复合材料数控系加工刀具路径优化

谷岩,冯懿娜

西安航天复合材料研究所机加总装中心

数控加工采用数字信息对刀具的位移路径进行控制，也就可以在加工过程中达到更加精确和更加统一的效果。而影响数控加工质量最为主要的一个因素就是刀具的路径安排，这一因素决定着零件的形状和轮廓是否能够达到加工的要求。在此，本文对非金属复合材料数控系加工刀具的路径提出一些优化措施。

非金属符合材料；数控系；加工刀具

引言

数控加工是一种在数控机床上进行零件加工的工艺方法，与传统的机床加工方式相比，数控加工最为明显的一个区别就是加工过程的控制手段的不同，即数控加工采用数字化的信息控制刀具进行各种运动，从而可以对整个加工的过程进行调控和处理。而由于数字化后的数控加工具有更加精密的特点，因此，数控化机床加工可以更好的适应零件形状多变、精度要求较高的加工任务，并且更容易的实现高效化和自动化的生产。

1 数控加工常见的问题

1.1 转角处理困难

由于数控机床运行速度较快，因此在对某些要求较为精细的零件进行加工时，就可能会因为刀具运行速度过快，导致刀具在对零件进行切割时的运行轨迹发生畸变，使得工件的某些变化较为复杂的边缘轮廓的加工不够完全，导致加工后的零件质量不合格。另外，在对工件外轮廓的尖角处进行加工时，一般采用的加工方式都是先把零件大体的轮廓切削出来，然后再对尖角的外缘采取回转一段曲线或是圆弧的方式加工成一个尖角，而刀具在回转的过程中就极易因为初期设定不精确或是刀具运动速度过快使得尖角角度不符合加工要求。

1.2 不同处理之间衔接不顺

在对非金属材料零件进行加工时，由于零件各个部位的形状和轮廓都各不相同，因此需要更换不同的刀具来达到零件加工的要求。每次衔接的过程都是由工人手动完成的，因此可以保证在更换刀具后对零件进行加工时，仍能得到很好的加工效果。但若是采用数控机床对零件进行加工，在需要根据零件的轮廓更换加工刀具时，往往是由机床自动更换的，这就可能导致机床在自动更换刀具的过程中由于刀具的移动速度过快导致刀具运行的轨迹不够圆滑，不同刀具之间的连接轨迹不够平滑，使得加工的效果受到影响。

1.3 机床和刀具过载

在对非金属材料零件的转角处进行加工时，为了不影响零件转角处的加工质量，也避免由于刀具旋转速度过快对刀具造成太大的荷载，使得刀具受到损坏，因此需要提前降低机床的运行速度。但在数控机床的加工过程中，很有可能会由于初期设置不合理或是由于刀具质量不过硬，导致在对零件转角进行加工时刀具发生过载。

2 针对数控加工刀具路径进行的优化措施

2.1 加工方式的优化

若是在数控加工的过程中采用传统的顺铣的加工方式，则极易产生“拉刀”现象，影响到加工的质量和效果。因此，在使用普通技术进行非金属材料零件的加工时，一般都会采取逆铣的加工方式。而在数控加工中，由于数控机床在制造和设置的过程中都事先有效的抵消传动系统在运行过程中产生的反向间隙，就可以使得传动系统的运行与加工的状态更加的契合。因此，在使用数控机床进行零件的加工时，就可以采用顺铣的加工方式，使得顺铣加工方式的优点得到充分的体现，有效的提高加工的质量和效果。

2.2 刀具切入、切出方式的优化

在加工过程中，刀具的切入和切出方式是非常的灵活多变的，一般有水平圆弧、垂直圆弧、直线切入、斜向切入等切割方式。而采用什么方式进行加工需要我们根据加工的实际情况进行选择，要充分考虑到刀具的性能和加工材料的要求等。在进行非金属材料的加工之前，我们一定要充分的考虑到切割碎屑的清理和排除，然后再确定刀具的运行路径。因为加工非金属材料一般会产生大量的碎屑，而碎屑的堆积会很大的影响到机床的运行，进而影响到刀具切割工作的质量。其次，我们要考虑到加工零件的形状要求，因为有些切割方式仅仅只适合一些特定的零件形状，而不能完成某些复杂轮廓的加工。切割的过程中一定要保证切割方式设置的精细程度，不要单纯的为了节约切割步骤，减少切割时间而影响到加工的效果，使得产品的质量降低。

2.3 回转轮廓加工路径的优化

在对非金属材料进行数控加工的过程中，常常会碰见一些形状结构特别奇怪的零件，这就需要加工人员首先认真的观察零件的形状，制定合适的加工方式。如果工件的轮廓中存在有内角转折、窄槽等结构，就极其难以加工，若是按照传统的加工方式进行加工则很可能会由于刀具荷载过大，而使得刀具变形或是损坏。因此，在需要加工这种轮廓类型的工件时，就应该选取直径较小的刀具，并采取回转的刀片运行轨迹进行切削，保证刀具在工作的过程中能保持较小的荷载，也能保证加工的质量能够达到要求。

2.4 笔式加工的路径优化

笔式加工属于粗加工之后的半精细的加工方式，是为了对已经过初步加工的零件进行进一步的打磨和处理，使得零件表面的瑕疵较少，并能够使零件具有一定的精度的一道加工程序。因此，笔式加工是零件加工中一项必不可少的步骤。笔式加工的主要内容是将粗加工过程中不能清除的加工余量清除掉，使得精加工步骤中零件各部位的加工余量能够较为均匀。因此，笔式加工应该首先采用直径较大的刀具清理凹槽或是拐角中存在的加工余量，然后再用直径较小的刀具进行更加细致的清理，直到最终将余量几乎完全除去。