数控铣削加工刀具运动轨迹研究

### 数控铣削加工刀具运动轨迹研究 数控铣削加工技术在现代制造业中扮演着极其重要的角色。本文通过对数控铣削加工中的刀具运动轨迹进行深入探讨，旨在寻找能够提高加工效率、降低切削力波动并提升表面质量精度的最佳方案。 #### 一、引言 数控编程作为数控系统中最具效益的环节之一，其核心在于生成刀具运动轨迹。合理的刀具运动轨迹设计不仅能提高零件的加工质量，还能有效控制加工成本。因此，对数控加工过程中的刀具运动轨迹进行研究至关重要。 #### 二、二维数控铣削加工刀具运动轨迹 二维数控铣削加工是数控加工领域中的一个重要组成部分，适用于普通二维轮廓零件的加工以及三维复杂曲面零件的粗加工和半精加工阶段。 ##### 1. 二维轮廓数控铣削加工 在二维轮廓数控铣削加工中，刀具运动轨迹的设计通常利用刀具半径补偿功能来实现。对于外轮廓和内轮廓加工，都应安排刀具沿切向进入轮廓，并在加工完成后沿切线方向继续移动一段距离以退刀，从而避免在工件上留下接痕。例如，在加工外轮廓时（见图1），可以采用直线段进行切向进退刀；而在加工内轮廓时（见图2），则可以采用圆弧段进行切向进退刀。此外，建议尽可能采用顺铣加工方式以提高表面质量和加工精度，并减少机床的颤振现象。 **图1：铣削外轮廓刀具运动轨迹** - 刀具中心运动轨迹 - 取消刀补点 - 圆弧切入点 - 切出时多走的距离 **图2：铣削内轮廓刀具运动轨迹** ##### 2. 二维型腔数控铣削加工 型腔是指具有封闭边界的平底凹坑，可能含有一个或多个岛屿。型腔的加工通常包括型腔区域的加工与轮廓的加工，常用立铣刀或键槽铣刀进行加工。型腔的切削分为两个步骤：第一步是铣内腔，第二步是切轮廓。其中，切轮廓通常分为粗加工和精加工两个阶段。 在切削内腔区域时，环切和行切两种走刀路线被广泛应用于实际生产中。行切法加工的刀具运动轨迹相对简单，计算各行的刀具运动轨迹后有序连接即可。而环切法则是刀具沿型腔边界走等距线，既可以从内向外环切，也可以从外向内环切，这种方式的优点在于铣刀的铣削方式保持一致。环切法加工刀具运动轨迹的计算可以简化为平面封闭轮廓曲线的等距线计算问题。 #### 三、总结 通过优化数控铣削加工中的刀具运动轨迹，可以显著提高加工效率和零件的表面质量。针对不同的加工需求，选择合适的走刀路线（如行切或环切）和进退刀方式，能够在保证加工质量的同时降低切削力的波动，从而达到最优的加工效果。此外，合理利用刀具半径补偿功能，以及采用顺铣加工方式，也是提高加工质量和效率的有效手段。未来的研究还可以进一步探索更多类型的刀具运动轨迹，以适应更加复杂的加工需求。