基于NX1980的弓把零件加工刀路优化

孙涛

（泰山职业技术学院，山东 泰安 271000）

0 引言

党的十八大以来，习总书记曾经反复强调，不论经济发展到什么时候，实体经济都是我国经济发展、在国际经济竞争中赢得主动的根基。实体经济的主体就是制造业，制造业是立国之本、强国之基。当前我国制造业面临的主要问题就是技术生产力的匮乏和劳动力成本的上升。

NX软件是当前市场上主流的CAM软件之一，是德国西门子公司出品的一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，NX可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构与加工。近些年，NX软件更新换代比较快，当前较新版本是NX1980。由于此款软件功能强大，在网络上有较多的免费教程，所以应用面广[1]。

在某些小微企业，存在着技术工人能够初步使用CAM软件编程，但是很难深入研究应用，生产加工效率不高。主要是由于部分年轻人不愿意进加工制造企业，以70、80后为主的一线操作工人中的高级技术工人占比又不高，由于年龄和思维定式的原因，再加上他们接受新事物相对较慢，从手工编程到软件自动编程颇有抵触，认为只要能生产出合格产品就可以。在工作中，工人的加工知识储备往往以满足合格零件的基本需要为主[2]。

在某些在欠发达地区的小微企业中，没有专职编程人员，生产产品又相对比较单一，多是编程与操作机床工作一起兼顾。他们很少主动思考如何去提高工件生产效率、提高产能这些问题。

1 弓把工件加工工艺分析

当前CAM软件还没有智能到自动提高产能的程度，在对在对CAM软件的应用过程中，编程人员应多开拓思路，通过建立辅助面或辅助体，灵活应用刀路编辑功能，大大提高产品生产效率。

如图1所示，该企业生产一批弓把，为树脂材料，表面粗糙度要求不高。加工完成后，表面再进行喷砂处理，毛坯板料厚度与零件厚度相同。

图1 弓把工程图

弓把原加工工艺：将毛坯下侧放置垫块，四点用压板螺栓压紧固定。充分考虑毛坯变形情况，中心部位也进行垫块支撑。上表面凹洼处用直径16mm圆鼻刀“型腔铣”开粗，每次下刀背吃刀量1.5mm。随后用直径10mm的球刀精加工及采用麻花钻钻孔。再次，用“深度轮廓铣”加工工件轮廓。最后通过麻花钻加工弓把侧面孔。

从图2可以看出，原加工刀路比较杂乱，合理性差，抬刀次数较多。在机床Y轴操作行程还有空余的情况下，选择了两件工件同时加工。其操作者反映，在吃刀量较大的情况下，同时多件排位加工恐有压板打滑的现象出现。在用深度轮廓铣加工周边轮廓时，加工底部留0.2mm的余量，以便拆卸工件。由于工件上表面不平整有凹洼的存在，导致工件上侧抬刀数量较多[3]。

图2 弓把原加工刀路

2 弓把工件刀路优化

2.1 弓把上表面加工思路

从工件上表面形状可以看出，工件右侧有较大的凹洼。底部大部分平整，最右侧有明显浅滩区域。从提高加工效率的角度来看，可以尝试“自适应铣削”加工方式。刀路如图3所示。

图3 自适应铣刀路

（1）生成辅助体。新建草图，采用“投影曲线”命令，拾取拾取凹洼处边界轮廓线。在建模模式下通过“拉伸”指令生成两平面。再将两平面加厚生成边界实体。若没有生成边界辅助体，“自适应铣”加工就会产生刀具在工件外部下刀的现象。

（2）自适应铣削参数设置。WORKPIECE选项中，指定部件选项中，“部件几何体”选择弓把工件。点击“添加新集”选项，选择上一步生成的边界平面辅助体。进入“自适应铣削”模块，使用直径16mm的圆鼻刀进行开粗加工。首先通过麻花钻完成钻孔加工，在自适应铣削非切削移动“预钻点”选项中，选择已加工孔的中心点作为下刀点。浅滩区域的加工需要在“自下而上切削”选项卡中，选择“切削层之间”，步距选择合理的切削层深度。最后选择球刀使用“固定轮廓铣”完成弓把工件上表面的精加工。

2.2 深度轮廓铣多件加工思路

在机床Y轴工作行程能够满足多件生产的情况下，尽可能选择多件加工。若提高“深度轮廓铣”加工效率，可以将多工件用辅助体连接，采用 “沿部件斜进刀”方法进行加工。如图4所示。所产生的刀路简洁，加工效率高，跳刀少，具体操作方法如下：

图4 沿部件斜进刀刀路

（1）建立新实体。新建草图，选择弓把底部轮廓曲线，在建模模式下拉伸至弓把上表面，生成实体。将弓把工件移动至另一新图层。通过建立上平面平整的新实体，保证在用“深度轮廓铣”生成倾斜刀路时，不会产生抬刀次数过多或工件一侧先生成加工刀路的现象。

（2）建立竖直辅助体。新建草图，在弓把侧壁选择较平缓的位置绘制直线，将四个工件相连接。进入建模模式，使用“拉伸”指令，将线拉伸生成辅助面。比弓把工件上表面高1-2mm。再将面两侧加厚，总厚度为0.1 mm。若辅助面与工件上表面等高，在刀路生成后，工件上侧的刀路容易产生跳刀现象。

（3）进入加工模式，“部件几何体”选择四个工件，“添加新集”选择刚加厚的几何体。“部件偏置”选项选择负值，具体数值略小于加工刀具半径即可。此数值设置是保证刀具在生成倾斜刀路时，刀路尽可能地逼近辅助体。

（4）进入“深度轮廓铣”“陡峭空间范围”选择“仅陡峭的”，切削方式“顺铣”，切削顺序“深度优先”，策略选项卡中“层到层”选择“沿部件斜进刀”，斜坡角度为“0”。选择合理的切削用量，生成简洁实用的加工刀路[4-5]。用辅助体生成倾斜刀路的方法也可以应用在非垂直侧壁的几何体上。

3 弓把工件刀路优化效果

通过优化刀路，合理选择下刀方式，有效控制切削路径，减少了切削阻力，提高了企业的生产效率。从加工前后刀路比较可知，型腔铣单件加工耗时5.7分钟，采用自适应铣削的方式耗时3.8分钟，加工效率提高66%。深度轮廓铣两件工件加工结束共耗时40分钟，刀路优化后，四件工件采用倾斜下刀方式共耗时31分钟，加工效率提高77.5%。

4 结语

综上所述，在生产加工过程中，产品生产编程人员应开拓思路、精益求精，积极接受并使用CAM软件的新功能。合理选择切削方式，通过建立辅助面、辅助体或修剪刀路，尽可能地去除多余无效的空行程刀路，有效控制切削路径，减少提刀次数。最终生成简洁、有效的加工刀路，从而大大提高产品的加工效率。