在數(shù)控銑床加工中，有很多需要考慮的工藝性問(wèn)題，垂直進(jìn)刀方式的設(shè)置就是其中之一。使用Master CAM軟件自動(dòng)編程，可設(shè)置三種垂直進(jìn)刀方式：一是直接垂直向下進(jìn)刀；二是螺旋式軌跡進(jìn)刀方式；三是斜線軌跡進(jìn)刀方式。這三種垂直進(jìn)刀方式各有優(yōu)點(diǎn)，設(shè)置得當(dāng)可以優(yōu)化刀具路徑，改善加工條件，從而提高加工效率、工件加工精度和刀具的耐用度。有關(guān)垂直進(jìn)刀方式的設(shè)置問(wèn)題，它所涉及的參數(shù)比較多，要全面分析難度較大。下面從幾個(gè)方面介紹如何進(jìn)行垂直進(jìn)刀方式的設(shè)置和優(yōu)化。

 

　　2三種垂直進(jìn)刀方式的比較211直接垂直進(jìn)刀方式直接垂直進(jìn)刀方式就是垂直向下進(jìn)刀，刀具軌跡為直線，在MasterCAM軟件自動(dòng)編程中，大多數(shù)加工方式默認(rèn)只能采用直接垂直向下進(jìn)刀方式，如“外形銑削”、“平面銑削”、“曲面精加工”等。這些加工方式可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置，讓刀具從工件外垂直進(jìn)刀，在進(jìn)刀過(guò)程中不切削材料。可以看出，直接垂直進(jìn)刀方式在進(jìn)刀過(guò)程中要切削材料時(shí)，只能用于具有垂直吃刀能力的鍵槽銑刀。因?yàn)榱姷兜亩瞬恐行牟糠譀]有切削刃，垂直進(jìn)刀的切削能力很小，而鍵槽銑刀是兩刃刀具，其端部刀刃通過(guò)銑刀中心，有垂直吃刀的能力。但由于鍵槽銑刀只有兩條切削刃，加工時(shí)不平穩(wěn)，在大面積切削中的加工效率較低，加工零件的表面粗糙度也不太理想。實(shí)際加工中一般都會(huì)先用鉆頭在零件的實(shí)體上事先鉆一個(gè)孔后，換多刃立銑刀加工。

 

　　212螺旋軌跡進(jìn)刀方式和斜線軌跡進(jìn)刀方式“2D挖槽加工”和“3D曲面挖槽粗加工”有螺旋進(jìn)刀方式和斜線進(jìn)刀方式的設(shè)置，在加工中，可根據(jù)加工的實(shí)際情況選擇二者之一。這兩種加工方式從工件頂部直接垂直向下進(jìn)刀，在進(jìn)刀過(guò)程中要切削材料。可以看出，螺旋軌跡進(jìn)刀方式和斜線軌跡進(jìn)刀方式的進(jìn)刀，刀具在實(shí)現(xiàn)向下（Z軸方向）進(jìn)刀的同時(shí)，有水平方向（X、Y方向）的走刀，是銑刀的側(cè)刃逐漸向下銑削而實(shí)現(xiàn)向下進(jìn)刀。因此，螺旋式軌跡進(jìn)刀方式和斜線軌跡進(jìn)刀方式能用于端部切削能力較弱的立銑刀的向下進(jìn)刀。但這兩種進(jìn)刀方式的走刀軌跡較長(zhǎng)，降低了加工效率。實(shí)際加工中，若垂直進(jìn)刀的次數(shù)多時(shí)，常采取鉆工藝孔后直接垂直進(jìn)刀方式。若垂直進(jìn)刀的次數(shù)少時(shí)，常設(shè)置螺旋進(jìn)刀方式和斜線進(jìn)刀方式。特別是小批量生產(chǎn)中，為了減少裝夾、對(duì)刀的輔助時(shí)間，*好采用螺旋方式或斜線方式進(jìn)刀。

 

　　3螺旋進(jìn)刀和斜線進(jìn)刀設(shè)置的實(shí)現(xiàn)步驟在MasterCAM軟件中設(shè)置刀具路徑、編制數(shù)控加工程序時(shí)，大多數(shù)加工方式只能采用直接垂直向下進(jìn)刀方式，只有2D加工中的“挖槽加工”和3D曲面加工中的“挖槽粗加工”才有螺旋進(jìn)刀方式和斜線進(jìn)刀方式的設(shè)置。

 

　　3112D“挖槽加工”中的螺旋進(jìn)刀和斜線進(jìn)刀設(shè)置的實(shí)現(xiàn)步驟首先用MasterCAM軟件的CAD功能設(shè)計(jì)型腔輪廓，按照下面的順序操作可進(jìn)行螺旋進(jìn)刀方式和斜線進(jìn)刀方式設(shè)置：主功能菜單???刀具路徑???挖槽???選擇型腔輪廓???執(zhí)行???執(zhí)行???挖槽對(duì)話框。然后再選取“粗銑/精銑參數(shù)”項(xiàng)。在對(duì)話框的右邊有一個(gè)“螺旋式進(jìn)刀或斜線式進(jìn)刀”按鈕，按鈕前有一個(gè)方形復(fù)選框。此按鈕平常處在暗顯示狀態(tài)，這種狀態(tài)下，刀具的進(jìn)刀方式是所示的垂直進(jìn)刀方式。如果采用螺旋或斜線進(jìn)刀方式，則點(diǎn)

 

　　擊復(fù)選框，進(jìn)刀方式按鈕“螺旋式進(jìn)刀或斜線式進(jìn)刀”呈明顯示狀態(tài)，這時(shí)點(diǎn)擊按鈕，出現(xiàn)“螺旋/斜線參數(shù)”設(shè)置對(duì)話框。對(duì)話框中有兩個(gè)選項(xiàng)：螺旋式進(jìn)刀和斜線式進(jìn)刀。

 

　　312 3D“挖槽粗加工”中的螺旋進(jìn)刀和斜線進(jìn)刀設(shè)置的實(shí)現(xiàn)步驟首先用Mas2 terCAM軟件的CAD功能設(shè)計(jì)零件模型，按照下面的順序操作可進(jìn)行螺旋進(jìn)刀方式和斜線進(jìn)刀方式設(shè)置：主功能菜單???刀具路徑???曲面加工???粗加工???挖槽粗加工???選零件模型???執(zhí)行???曲面粗加工挖槽對(duì)話框。然后再選取“挖槽粗加工參數(shù)”項(xiàng)。在對(duì)話框的中間偏上方有一個(gè)“螺旋式進(jìn)刀或斜線式進(jìn)刀”按鈕，按鈕前有一個(gè)方形復(fù)選框。此按鈕平常處在暗顯示狀態(tài)，這種狀態(tài)下，刀具的進(jìn)刀方式是所示的垂直進(jìn)刀方式。如要采用螺旋或斜線進(jìn)刀方式，則點(diǎn)擊復(fù)選框，進(jìn)刀方式按鈕“螺旋式進(jìn)刀或斜線式進(jìn)刀”呈明顯示狀態(tài)，這時(shí)點(diǎn)擊按鈕，出現(xiàn)“螺旋/斜線參數(shù)”設(shè)置對(duì)話框。對(duì)話框中有兩個(gè)選項(xiàng)：螺旋式進(jìn)刀或斜線式進(jìn)刀。

 

　　4垂直進(jìn)刀方式的典型應(yīng)用411直接垂直進(jìn)刀工藝孔的加工41111工藝孔圓心位置的確定方法用立銑刀直接垂直進(jìn)刀進(jìn)行“2D挖槽加工”和“3D挖槽粗加工”時(shí)，都要先用鉆頭在零件的實(shí)體上事先鉆一個(gè)工藝孔。工藝孔圓心位置的確定是工藝孔加工前首先要解決的問(wèn)題，也是工藝孔加工的難點(diǎn)。常采取的方法是通過(guò)分析數(shù)控加工程序來(lái)確定工藝孔圓心的位置。如加工所示工件采用所示走刀軌跡，所示走刀軌跡后置處理的加工程序?yàn)镺1111.通過(guò)分析數(shù)控加工程序O1111可知工藝孔的圓心位置為X - 121538Y - 61457 （見程序O1111第4行）。

 

　　41112工藝孔深度的確定方法“2D挖槽加工”和“3D挖槽粗加工”用立銑刀直接垂直進(jìn)刀，應(yīng)先鉆一個(gè)工藝孔。在加工工藝孔時(shí)，該工藝孔的深度控制要比較準(zhǔn)確。工藝孔深度太淺，在直接垂直進(jìn)刀過(guò)程中很有可能使立銑刀損壞；工藝孔深度太深，超出工件要求加工的位置時(shí)，會(huì)導(dǎo)致工件過(guò)切而報(bào)廢。如何確定工藝孔的深度，如加工所示工件，首先要采用“挖槽粗加工”開粗。

 

　　挖槽開粗所鉆工藝孔深度可通過(guò)前視圖分析刀具軌跡確定。可知，鉆孔深度位置在圖示的“進(jìn)刀終點(diǎn)位置”和“鉆孔極限位置”之間是可以滿足要求的。考慮到鉆頭為圓錐形，工藝孔應(yīng)鉆至“進(jìn)刀終點(diǎn)位置”下方，使立銑刀有足夠的直接垂直進(jìn)刀位置。但是加工a所示工件時(shí)，“進(jìn)刀終點(diǎn)位置”和“鉆孔極限位置”為同一位置，用鉆頭鉆工藝孔較難滿足立銑刀直接垂直進(jìn)刀的要求，此時(shí)可采用鍵槽銑刀來(lái)加工工藝孔。

 

　　412“由切削范圍外進(jìn)刀”選項(xiàng)的應(yīng)用

 

　　“由切削范圍外進(jìn)刀”復(fù)選框毛坯開粗時(shí)常采用3D曲面加工的“挖槽粗加工”方式，“挖槽粗加工”常從毛坯頂部進(jìn)刀。如所示工件，首先應(yīng)進(jìn)行“挖槽粗加工”對(duì)毛坯開粗，去除大部分材料。對(duì)兩工件開粗時(shí)，采用直接垂直向下進(jìn)刀、螺旋式軌跡進(jìn)刀、斜線式軌跡進(jìn)刀三種進(jìn)刀方式之一都可以，但是采用直接垂直向下進(jìn)刀首先應(yīng)鉆工藝孔。實(shí)際加工中，在加工所示這類只去除四周材料的工件時(shí)，可選中“由切削范圍外進(jìn)刀”復(fù)選框，從而簡(jiǎn)化刀具軌跡，提高加工效率。

 

　　413“沿邊界漸降進(jìn)刀”的應(yīng)用“螺旋/斜線參數(shù)”設(shè)置對(duì)話框中，有一“沿邊界漸降進(jìn)刀”復(fù)選框，選中“沿邊界漸降進(jìn)刀”復(fù)選框，可設(shè)定刀具沿邊界漸降進(jìn)刀。實(shí)際加工中，通常是在螺旋進(jìn)刀失敗時(shí)才采用“沿邊界漸降進(jìn)刀”。但是，筆者經(jīng)過(guò)多次加工發(fā)現(xiàn)，靈活應(yīng)用“沿邊界漸降進(jìn)刀”選項(xiàng)，有時(shí)可優(yōu)化進(jìn)刀，得到相對(duì)合理的刀具軌跡。

 

　　特別是在加工工件型腔較小，螺旋進(jìn)刀半徑不能太大的情況下更加有用。如加工所示工件，采用“沿邊界漸降進(jìn)刀”的進(jìn)刀軌跡如所示。

 

　　414螺旋進(jìn)刀螺旋半徑的設(shè)置在螺旋式進(jìn)刀參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中，有“*小半徑”和“*大半徑”兩個(gè)參數(shù)項(xiàng)，用來(lái)設(shè)置螺旋進(jìn)刀時(shí)螺旋線的半徑。螺旋線半徑應(yīng)根據(jù)型腔空間大小及銑削深度確定，一般是螺旋半徑愈大，進(jìn)刀的切削路程越長(zhǎng)。當(dāng)設(shè)置了“*小半徑”和“*大半徑”后，螺旋線半徑的實(shí)際值由MasterCAM軟件根據(jù)零件模型計(jì)算確定。當(dāng)MasterCAM軟件計(jì)算出以*大半徑進(jìn)刀會(huì)發(fā)生干涉時(shí)，螺旋線半徑為“*大半徑”。當(dāng)計(jì)算機(jī)以*大半徑進(jìn)刀會(huì)發(fā)生干涉時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)小螺旋線半徑。螺旋線半徑*小限度為“*小半徑”，當(dāng)MasterCAM軟件計(jì)算出以*小半徑進(jìn)刀還發(fā)生干涉時(shí)，則系統(tǒng)將進(jìn)刀方式設(shè)置為直接垂直進(jìn)刀方式。

 

　　螺旋進(jìn)刀時(shí)螺旋線實(shí)際半徑以系統(tǒng)*后確定的半徑為準(zhǔn)。編程人員應(yīng)注意觀察分析螺旋線實(shí)際半徑大小能否滿足刀具加工的要求。立銑刀的端部中心部分沒有切削刃，螺旋進(jìn)刀時(shí)螺旋線的半徑至少應(yīng)大于d /2.

 

　　415斜插式進(jìn)刀的應(yīng)用在工件加工中，當(dāng)采用螺旋式進(jìn)刀和斜插式進(jìn)刀都能滿足要求時(shí)，螺旋式進(jìn)刀和斜插式進(jìn)刀二者可任取其一。但是當(dāng)加工所示長(zhǎng)而窄的槽時(shí)，采用螺旋式進(jìn)刀螺旋線半徑不能太大，此時(shí)用斜插式進(jìn)刀比較理想。

 

　　5結(jié)語(yǔ)

 

本文對(duì)MasterCAM數(shù)控()加工中的三種垂直進(jìn)刀方式進(jìn)行了分析，針對(duì)不同特征的零件，提出進(jìn)刀方式和刀路設(shè)置的原則，通過(guò)實(shí)例，說(shuō)明本文的分析是正確的，具有可實(shí)踐性。