浅谈4轴加工编程的切削方法

【摘要】随着加工工艺与机床的不断更新及发展， 多轴加工机床在企业的应用也越来越普及， 多轴加工技术也在不断的被引入学习及推广应用。在多轴加工与编程过程中， 随着越来越多的优秀编程师涌入， 加工技术也在不断地进步。在4轴编程的加工案例中， 有多种方法都可以实现切削加工， 为了更好的交流与发展， 对于4轴加工编程中的切削的重点与难点进行了总结， 希望对于刚入行的编程师能提供一些建议， 便于快速成长。

关键词：4轴编程；创建曲面；切削方法

1 引言

对于案例的4轴加工 （提供3D图） 编程， 主要叙述两个内台阶的刀路作比较， 既可以横向的往复切削开粗， 也可以纵向螺旋运动的切削开粗。究竟哪种方法最合适， 通过以下的刀路编程及参数设置比较， 从中可以找到一些经验和借鉴。

2 零件图

图1所示为4轴加工的铝合金零件3D图， 装夹说明：黄色件为加工件， 绿色配合件为顶尖固定中心位，尾部灰色件为三爪紧固件。

图1 零件装夹示意图

3 加工位置及第一种纵向切削编程方法

切削位置如图2所示。

图2 A框线内为切削位置

（1） 规律延伸边界曲面如图3所示， 延伸长度为加工面至毛坯的高度17.5mm， 凹台阶总长度40mm， 设计一把 ? 16mm的高速钢立铣刀， 通过两个延伸面及复制至中间的曲面， 共分3次开粗 （见图4） 及3次精加工（见图5） 。

图3 延伸边界曲面

图4 3次开粗

图5 3次粗加工

（2） 规律延伸曲面创建：打开UG10.0软件→插入→弯边曲面→找到边界曲线→指定圆曲面→输入延伸高度→完成。

（3） 开粗刀路编程：打开UG10.0软件→进入加工模块→选择可变轮廓铣→几何体只选加工坐标， 勿选workpiece→进入驱动设置→刀轴为远离直线→指定延伸好的曲面→选择切削方向→指定材料方向→驱动设置切削模式为螺旋→按照每层1mm设计为18层→偏置0.2为预留余量→曲面百分设置率为Z面余量→显示接触点→确认。

（4） 精加工刀路编程：重复 （3） 的步骤， 并复制3个刀路进来；→偏置为0→曲面百分设置率百分之百→每层设置参数为0→切削方向为底下箭头→进给速度为F600→完成。

（5） 总共加工时间分开粗 16min， 精加工时间3min， 共约19min加工时间， 加工效率中等。

4 加工位置及第二种横向切削编程方法

横向切削位置如图6所示。

图6 B框线内为加工位

（1） 扩大曲面修剪 （见图7） ， 按照百分率计算， 找到曲面的参数线位置 （见图8） ， 创建独立曲面。通过创建的拉伸曲面进行平面挖槽加工， 同时也是为了4轴的横向切削加工而准备 （见图9） 。

（3） 拉伸曲面：选创建的扩建曲面→插入→曲线→等参数式曲线→输入数目为1→以此线来拉伸曲面→确定拉伸的方向→输入17.5mm高度。此线创建曲面为关键的一步， 可以将横向切削位置与此面加工位置为同一位置。

（4） 平面刀路编程：选择平面刀路→自定义线的高度及深度→切削深度不分层→非切削运动的封闭运动方式为沿形状斜进刀→角度为0.25°→做到不抬刀的切削方法 （此方法值得推荐） →对刀为中心开槽。

（5） 横向切削刀路编程：选择刀路可变轮廓铣→选择几何体的加工坐标→驱动为扩大修剪的曲面→指定刀轴为远离直线→曲面的切削方向为横向逆铣→材料方向指定向刀的位置→驱动切削模式为往复→每层加工0.4mm的数量628次 （计算为π×80/0.4=628） ；精加工复制第一次纵向加工的刀路。

图7 曲面修剪

图8 参数与与拉伸曲面

图9 横向切削

（6） 粗加工时间为10min， 精加工时间为3min， 共13min切削时间。

5 结束语

通过以上的两种开粗切削方法， 同样的刀具与参数， 加工时间相差明显， 且切削受力不一样。横向加工是每走一刀角度旋转一次， 旋转一圈加工完成。而纵向切削旋转次数是N次， 且不受力， 切削量有限， 导致加工效率降低。在4轴类似与此结构较为普遍， 建议使用先挖槽下刀， 选用横向切削。

—The End—