数控铣削参数优化技术研究及应用

李晓萍++王宏宇++刘国航

【摘 要】数控加工程序大多数采用恒定的进给速度进行加工，在切宽、切深、每齿进给量发生变化时，没有相应的变化，并且空走刀较多，加工效率低。经过转角处速度与前面加工的速度一致，在转角处容易出现刀甚至刀具折断的现象，从而影响产品的质量和刀具的寿命。论文基于VERICUT软件的程序优化模块，摸索出适合现场机床的典型材料的加工优化参数，总结出一套数控程序优化方法，提高数控加工机床的总体加工效率。

【Abstract】Most of the NC machining programs adopt constant feed rate， and there is no corresponding change in width， depth and feed rate of each tooth. The speed at the corner is consistent with the speed at the front. It is easy to break the tool or even the tool， thus affecting the quality of the product and the life of the tool. Based on the program optimization module of VERICUT software， the optimum processing parameters of typical material suitable for field machine tools are explored， and a set of NC program optimization method is summed up to improve the overall machining efficiency of NC machine tools.

【关键词】数控铣削程序；优化方法；研究；应用

【Keywords】 NC milling program； optimization method； research； application

【中图分类号】TG54 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0190-02

1 引言

按照数控程序的特点，分析数控程序的优化原理。并结合公司数控加工程序的特点，探索出适合数控程序优化的典型零件和典型程序的方法，得到数控程序优化的要求和步骤。完成公司典型零件的数控程序优化，提高机床的加工效率。

2 数控铣削程序优化方法

2.1 降低总换刀时间

总换刀时间=换刀次数× 单次换刀时间

机床的单次换刀时间是固定的，减少程序的总换刀时间就需要减少换刀次数来完成。需要对程序统筹安排，在加工中同一把刀尽量一次完成他所加工的加工内容，减少换刀次数[1]。

2.2 减少空走刀时间

空走刀时间=空走刀距离× 移动速度

空走刀距离是在程序编制时进刀点和退刀点以及刀具加工轨迹共同决定的[2]。需要在刀具轨迹中寻找最优刀具轨迹，一般是在Catia中完成。动速度是在刀具空走刀时的运行速度，需要在实际加工中进一步判断刀具路径哪里是空走刀，哪里是实际加工速度。减少空走刀时间要尽可能的优化刀具路径减少空走刀的距离，提高空走刀的速度，达到减少空走刀时间的目的[3]。

2.3 降低加工时间

切削时间=粗加工时间+（半）精加工时间

粗加工是尽可能的快速高效去除余量，因此考虑粗加工时间按以下计算公式：

粗加工加工时间=切削总量/单位时间去除余量

切削总量一般是固定的，如何增大单位时间去除余量的速度是降低加工时间的关键。

3 几种单位时间去除余量的方法

①恒定最大切削厚度：在切削条件下每分进给被调整来保持恒定的最大切削厚度。

②恒定体积去除：调整每分进给来保持体积去除率恒定体积去除率

③表面速度恒定：主轴速度被调整来保持恒定的切刀接触直径时恒定的表面速度，每分进给量被调整来保持恒定的每齿进给用于新的主轴速度[4]。

④空刀进刀量：进给量在材料外的运动被设置为空刀进给率，在材料内的不改变。而（半）精加工时余量基本去除完毕，只留有外形或表面的余量，因此精加工时一般按照：（半）精加工时间=刀具路径总长/走刀速度。

4 数控程序优化方法的应用

比较和分析，并利用Vericut软件完成了数控程序的优化，总结出适合优化的程序要具备以下特点：

①程序在加工时多采用恒定的进给速度进行加工，零件去除效率不高。

②零件粗加工时间占总加工时间的比率大（大于50%）。

③零件去除余量大（50%以上）。

④程序中空走刀比较多。

以铝合金侧板类零件为例，介绍下我们的数控程序优化流程（如图1）：

步骤：

①首先要对零件特征、程序特征进行检测，当符合程序优化条件时可进行程序优化[5]。进行程序优化的零件特征应尽量采用侧板类零件、毛坯为预拉伸板的骨架、壳体等去除量大的零件。进行程序优化的程序应符合程序没有进行优化、粗加工时间占总加工时间比率大、程序空走刀比较多的程序。

②程序优化前要对程序进行预处理。梳理出将程序段中旋转、镜像等Vericut软件不能进行优化的功能指令，利用CIMICO软件进行转换，以便Vericut软件可以进行优化。查找出粗加工程序段，明确要优化的内容。在建立刀具文件时删除不优化的切削参数。

5 结语

对于VERICUT软件的数控程序优化，从加工主轴转速、进给速度、切削深度、切削宽度等因素，在切削加工过程中自动计算切削余量确定各个加工阶段的最佳进给速度。当进行Vericut优化时，NC程序段中自动将程序路径划分许多小路径并为每个小路径自动插入优化的进给速度，而不会改变原来的刀具轨迹。程序优化已经准备完毕后有两种优化模式可进行操作，一种是学习已有的数控程序切削参数，提取出刀具的切削参数。另一种是已有的切削参数进行调整、完善出合适的切削参数。数控程序优化后形成数控程序切削参数库， 用*.tls格式存放在Vericut刀具库中。

【参考文献】

【1】孟少农.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

【2】王信义，等.机械制造工艺学[M]. 北京：理工大学出版社，1989.

【3】楊叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

【4】刘战强，黄传真，郭培全.先进切削加工技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

【5】詹熙达.CATIA V5数控加工实例精解[M].北京：机械工业出版社，2008.