數(shù)控銑進給路線的確定

  合理地選擇進給路線不但可以提高切削效率，還可以提高零件的表面精度，在確定進給路線時，首先應(yīng)遵循數(shù)控工藝所要求的原則。對于數(shù)控銑床，還應(yīng)重點考慮幾個方面：能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；使走刀路線最短，既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時間，提高加工效率；應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。

（1）銑削平面類零件的進給路線

銑削平面類零件外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃進行切削。為減少接刀痕跡，保證零件表面質(zhì)量，對刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計。

銑削外表面輪廓時，圖6-8所示，銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕，保證零件輪廓光滑。                                         

銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延（見圖6-9），則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出，并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時（見圖6-10），為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口（見圖6-10(a)），刀具切入切出點應(yīng)遠離拐角（見圖6-10(b)）。

圖6-11所示為圓弧插補方式銑削外整圓時的走刀路線。當(dāng)整圓加工完畢時，不要在切點處2退刀，而應(yīng)讓刀具沿切線方向多運動一段距離，以免取消刀補時，刀具與工件表面相碰，造成工件報廢。銑削內(nèi)圓弧時也要遵循從切向切入的原則，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線（見圖6-12所示），這樣可以提高內(nèi)孔表面的加工精度和加工質(zhì)量。

 
 

圖6-8　 刀具切入和切出時的外延 

圖6-9 內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出

 

圖6-10 無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出

圖6-11  外圓銑削 

圖6-12  內(nèi)圓銑削

 

（2）銑削曲面類零件的加工路線

在機械加工中，常會遇到各種曲面類零件，如模具、葉片螺旋槳等。由于這類零件型面復(fù)雜，需用多坐標聯(lián)動加工，因此多采用數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心進行加工。

①直紋面加工

對于邊界敞開的直紋曲面，加工時常采用球頭刀進行“行切法”加工，即刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的，行間距按零件加工精度要求而確定，如圖6-13所示的發(fā)動機大葉片，可采用兩種加工路線。采用圖6-13(a)的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準確保證母線的直線度。當(dāng)采用圖6-13(b)所示的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準確度高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其它表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。

 

(a)沿直線進給                           (b)沿曲線進給

圖6-13  直紋曲面的加工路線

②曲面輪廓加工

立體曲面加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削方法。

兩坐標聯(lián)動的三坐標行切法加工X、Y、Z三軸中任意二軸作聯(lián)動插補，第三軸做單獨的周期進刀，稱為二軸半坐標聯(lián)動。如圖6-14所示，將X向分成若干段，圓頭銑刀沿YZ面所截的曲線進行銑削，每—段加工完成進給ΔX，再加工另一相鄰曲線，如此依次切削即可加工整個曲面。在行切法中，要根據(jù)輪廓表面粗糙度的要求及刀頭不干涉相鄰表面的原則選取ΔX。行切法加工中通常采用球頭銑刀。球頭銑刀的刀頭半徑應(yīng)選得大些，有利于散熱，但刀頭半徑不應(yīng)大于曲面的最小曲率半徑。

圖6-14  曲面行切法

用球頭銑刀加工曲面時，總是用刀心軌跡的數(shù)據(jù)進行編程。圖6-15為二軸半坐標加工的刀心軌跡與切削點軌跡示意圖。ABCD為被加工曲面，Pyz平面為平行于YZ坐標面的一個行切面，其刀心軌跡O1O2為曲面ABCD的等距面IJKL與平面Pyz的交線，顯然O1O2是一條平面曲線。在此情況下，曲面的曲率變化會導(dǎo)致球頭刀與曲面切削點的位置改變，因此切削點的連線ab是一條空間曲線，從而在曲面上形成扭曲的殘留溝紋。

由于二軸半坐標加工的刀心軌跡為平面曲線，故編程計算比較簡單，數(shù)控邏輯裝置也不復(fù)雜，常在曲率變化不大及精度要求不高的粗加工中使用。

三坐標聯(lián)動加工  X、Y、Z三軸可同時插補聯(lián)動。用三坐標聯(lián)動加工曲面時，通常也用行切方法。如圖6-16所示，Pyz平面為平行于yz坐標面的一個行切面，它與曲面的交線為ab，若要求ab為一條平面曲線，則應(yīng)使球頭刀與曲面的切削點總是處于平面曲線ab上(即沿ab切削)，以獲得規(guī)則的殘留溝紋。顯然，這時的刀心軌跡O1O2不在Pyz平面上，而是一條空間曲面(實際是空間折線)，因此需要X、Y、Z三軸聯(lián)動。

三軸聯(lián)動加工常用于復(fù)雜空間曲面的精確加工(如精密鍛模)，但編程計算較為復(fù)雜，所用機床的數(shù)控裝置還必須具備三軸聯(lián)動功能。

 

圖6-15  二軸半坐標加工                  圖6-16  三坐標加工

四坐標加工  如圖6-17所示工件，側(cè)面為直紋扭曲面。若在三坐標聯(lián)動的機床上用圓頭銑刀按行切法加工時，不但生產(chǎn)效率低，而且表面粗糙度大。為此，采用圓柱銑刀周邊切削，并用四坐標銑床加工。即除三個直角坐標運動外，為保證刀具與工件型面在全長始終貼合，刀具還應(yīng)繞O(或O)作擺角運動。由于擺角運動導(dǎo)致直角坐標（圖中Y軸）需作附加運動，所以其編程計算較為復(fù)雜。

圖6-17  四軸半坐標加工

五坐標加工  螺旋槳是五坐標加工的典型零件之一，其葉片的形狀和加工原理如圖6-18所示。在半徑為R1的圓柱面上與葉面的交線AB為螺旋線的一部分，螺旋升角為Ψi，葉片的徑向葉型線(軸向割線)EF的傾角α為后傾角。螺旋線AB用極坐標加工方法，并且以折線段逼近。逼近段mn是由C坐標旋轉(zhuǎn)Δθ與Z坐標位移ΔZ的合成。當(dāng)AB加工完成后，刀具徑向位移ΔX(改變R1)，再加工相鄰的另一條葉型線，依次加工即可形成整個葉面。由于葉面的曲率半徑較大，所以常采用面銑刀加工，以提高生產(chǎn)率并簡化程序。因此為保證銑刀端面始終與曲面貼合，銑刀還應(yīng)作由坐標A和坐標B形成的θ1 和α1的擺角運動。在擺角的同時，還應(yīng)作直角坐標的附加運動，以保證銑刀端面始終位于編程值所規(guī)定的位置上，即在切削成形點，銑刀端平面與被切曲面相切，銑刀軸心線與曲面該點的法線一致，所以需要五坐標加工。這種加工的編程計算相當(dāng)復(fù)雜，一般采用自動編程。

 

圖6-18  螺旋槳是五坐標加工