优化数控编程提高加工效率

2016-10-21王雪薇李树伟

科技创新与应用 2016年8期

王雪薇　李树伟

摘要：文章介绍全封闭烘压线圈模具整体数控加工的特点，研究提高加工效率的方法，指出高速加工的优势和特点。整体数控加工模具的材料利用率低，只用在高附加值和高精度的产品中，对提高产品的加工效率具有重要的意义。

关键词：全封闭烘压线圈模具；高速加工；材料利用率；高精度；加工效率

引言

常规数控加工编程方法是使用通用的軟件来计算加工的刀路，实现了复杂工件的自动数控加工。随着数控编程技术的发展，出现了高速加工的理论，它有两个衡量指标：一是主轴高转速；二是快速进给量。高速加工方式具有明显的优势是切削效率高，材料去除率是常规切削的2～5倍；切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小；刀具和工件受热影响小；高速加工的速度高，机床激振频率远高于工艺系统固有的频率，容易获得较高的工件表面质量。目前使用的是通用数控编程软件，实现了复杂工件的数控加工，在高效率的今天，开始研究通过优化数控编程来提高加工效率。

1 提高加工效率的技术方法

高质量的数学模型是实施数控编程的前提和必要条件。在生产过程中，产品建模误差一般包括数据输入的随机误差、曲线和曲面的逼近误差、曲线和曲面光顺处理公差以及构造曲面方法不当而产生的误差。[1]

在进行数控编程的前期，要确保数学模型的正确性和完整性。对于同一个对象，往往可以用多种加工的策略来计算刀具路径，应保证刀具路径无碰撞、无过切、分布均匀、切削用量和负载均匀。

在这里以全封闭烘压线圈模具为依托，进行优化数控编程提高加工效率的实践。全封闭烘压线圈模具是大型线圈模具。分为一模单压和一模双压两种类型。其中一模双压线圈的模具是创新型产品，首次进行数控加工，实现一个模具完成两个线圈的制造。线圈模具的长度接近700mm，是整体数控加工抠出。毛坯重量223kg，加工完成的工件重量108kg，去除材料重量是115kg。去除的材料超过了总重量的一半，材料利用率低，如此低的材料利用率只是应用在高精度和高附加值的产品上。一个项目至少要有12件模具，一年需要加工5个以上的类似模具项目，数量巨大，切除材料量大，产品精度高、附加值也高，优化数控编程提高加工效率非常有意义。

数控编程要实现高速加工，可以通过多种方法结合来实现：（1）参数偏置加工策略。利用自定义的参数线进行偏置方法求出光顺连续的刀路。（2）模具方式区域清除。依据毛坯进行计算，避免出现“拐折刀路”和碰撞发生。（3）控制轮廓和区域切削方向。保证了切削方向的一致性。（4）模具高级偏置刀具由外部向内切削。刀具从外部进入，避免“踩刀”和“撞刀”。（5）进行轮廓光顺。避免拐角突变转向，实现高速的切削运动。（6）赛车线光顺。实现切削量的均匀，保证切削过程有恒定的切削负载。（7）刀路的连接光顺。实现了刀路和刀路之间的连续光顺，可实现切削的速度恒定。（8）控制增加从外侧接近。从外侧接近，控制进入速度避免碰撞。（9）自动检查干涉和过切。确保刀具和机床的安全。（10）短连接使用圆形圆弧。切削速度恒定，实现高速运动。

2 数控加工方法的研究

2.1 一模单压线圈模具

2.1.1 没有优化的常规方法

使用常规通用软件进行编程，由于刀具路径无法进行轮廓和余量的光顺，存在大量的拐角突变转向，根本无法实现高速切削。更没有实现赛车线的光顺来保持高速的进给。（见图1）一模单压线圈的模具用时06：10：38，在实际加工中所有的时间是8小时。

2.1.2 优化的刀路路径

采用专业软件进行数控编程，可以实现刀具路径轮廓、赛车线、刀路连接区域的光顺处理，没有突变转向的拐角，保证了恒定的高速进给、恒定的切削用量和机床输出功率，实现了真正意义的高速切削。（见图2）一模单压线圈的模具用时02：09：57，在实际加工中所有的时间是3小时。节省了5小时的数控机床加工时间。

2.2 一模双压线圈模具

2.2.1 没有优化的常规方法

采用通用软件进行编程，由于刀具路径无法进行轮廓和余量的光顺，存在突变转向的拐角，无法实现高速切削，（见图3）双线圈的模具用时12：00：25，在实际加工中所有的时间是13小时。

2.2.2 优化刀路路径

采用专用软件进行数控编程，可以实现刀具路径轮廓和余量的光顺处理，没有突变的拐角，实现了真正意义的高速切削。（见图4）双线圈的模具用时03：49：20，在实际加工中所有的时间是5小时。节省了8小时的加工时间。

3 结束语