探析数控铣外轮廓加工下刀点的优化问题

李 毅

（河南经济贸易技师学院 河南新乡 453000）

1 常规设置下刀点

下刀点是数控加工程序中必须要设置的。下刀点应位于工件以外，并和工件构成一定的关系。例如，在毛坯为100*100*30mm的45#钢上加工外轮廓为整圆R40mm（加工深度为3mm）时，假设设计基准在毛坯上表面的中心处（即工件坐标系零点（X0，Y0，Z0）），刀具为Φ12的硬质合金立铣刀。根据以上已知条件，我们不难得出：采用圆弧切入或切线延长线都可以完成加工。首先我们按照假想圆弧切入法来加工，我们选择这个整圆在X轴的最右边一点（X40,Y0）作为我们的加工切入点，设置假想半圆弧R30与（X40,Y0）这一点相切，不难计算R30的上下两点分别为（X70,Y30）和（X70,Y-30），因为还要加上刀具半径补偿值，所以刀具的下刀点和退刀点都可以设置在（X80,Y0）处，假想圆弧切入法程序段如图1所示。我们再按照切线延长线切入法来加工，为了计算方便，我们选择这个整圆在X轴的最右边一点（X40,Y0）作为我们的加工切入点，假想切线延长线应该在X40并与Y轴平行的这一条直线上，我们设置下刀点：（X40,Y-60），退刀点：（X40,Y60），加工前还要建立刀具半径补偿（X40,Y-55），加工后要取消刀具半径补偿（X40,Y55），切线延长线切入法程序段如图2所示。

图1

图2

图3

图4

2 为何要优化下刀点

在我们的日常教学中，上述两种下刀点的设置都是可以使用的。但是，真正运用到实际生产中时，就需要考虑如何设置和优化了。当我们遇到大批量生产时，如何提高加工效率和加工质量就成为了最重要的环节。如果一件加工品省掉3秒钟，那1万件可以节省的时3万秒也就是8个小时以上的时间，有效的提升了加工效率和节约了生产成本。当然，生产工艺的优化包含了各个方面，我们今天只就加工程序中的一个点（下刀点）的设置来阐述优化的重要性。

3 如何优化下刀点

我们还拿上面的例子：毛坯为100*100*30mm的45#钢上加工外轮廓为整圆R40mm（加工深度为3mm）时，假设设计基准在毛坯上表面的中心处（即工件坐标系零点（X0，Y0，Z0）），刀具为Φ12的硬质合金立铣刀。首先分析刀具直径为Φ12mm，也就是理论上刀具下刀点在（X56,Y-56）时就不会产生刀具干涉问题，分别采用圆弧切入和切线延长线两种方法来编制加工程序，如图3和图4所示。

在这里我们把下刀点尽可能的设置在工件以外但离工件最近的点上。另外，在加工下刀前也专门用了F1000来提升加工速度，在建立刀具半径补偿时也尽可能的缩短走刀长度来提升效率。从原来的X80改为X56，仅就这一项上按F300来计算，进退刀时间将缩短近10秒钟，如果生产1万件将节省近28个小时的时间，大大提高了生产效率。

4 结论

对于我们的日常教学实习来说，可以将常规的下刀点设置讲给初学者用于实践。但是对于马上要走上工作岗位的学生来讲，要提升他们对刀具走刀路径优化的认识和理解，以便于学生在今后工作岗位上的合理使用。对于小批量加工时，优化刀具路径意义不大，但是对于大批量生产时，除了采用合理的数控加工工艺加工之外，更应该合理优化刀具走刀路径，在满足加工的前提下，尽可能的减少走刀长度和走刀时间，这样才能显著提高生产效率，提高经济精度。