规划进给路线的优化方案

进给路线是指数控加工过程中，刀具相对于工件的运动轨迹和方向。每道工序加工路线的确定是非常重要的，因为它与零件的加工效率、加工精度和表面质量等密切相关。设定进给路线的一般原则如下：

1）能够保证零件的加工精度和表面粗糙度。

2）方便数值计算，减少编程工作量。

3）缩短进给路线，减少进/退刀时间和其他辅助时间。

4）尽量减少程序段数，减少占用储存空间。

选择进给路线时，应充分注意下述情况：

1）孔加工时，由于孔的位置精度要求较高，因此安排镗孔路线就比较重要，安排不当就有可能把坐标轴的反向间隙引入，直接影响孔加工的位置精度。

图2-2是在一个零件上精镗4个孔的两种加工路线示意图。从图2-2中左图可以看到，由于4孔与1、2、3孔的定位方向相反，X向的反向间隙会使定位误差增加，从而影响4孔与3孔的位置精度。右图是在加工完3孔后不直接在4孔处定位，而是多运动了一段距离，然后折回来在4孔处进行定位，这样，1、2、3和4孔的定位方向是一致的，4孔的加工就可以避免反向间隙误差的引入，从而提高3孔和4孔的孔距精度。

图2-2 两种不同的镗孔加工路线

2）铣切外圆时，可设置刀具从切向进入圆周铣削加工。当外圆加工完毕之后，不能直接在切点处取消刀补和退刀，而是设置一段沿切线方向让刀具继续运动的距离，这样可以避免由于取消刀补操作，使得刀具与工件相撞而造成工件和刀具报废。

铣切内圆时，也应该遵循从切向切入的原则，最合理的设计是从圆弧过渡到圆弧的加工路线。切出时也应该安排一段过渡圆弧路径后再执行退刀操作，这样可以减小接刀处的接刀痕，提高孔的加工精度。

3）铣削加工零件轮廓时，要尽量采用顺铣加工方式，这样可以降低零件表面粗糙度值和提高加工精度，减少机床“颤振”。要选择合理的进/退刀位置，尽量避免沿零件轮廓法向切入和进给中途停顿。进/退刀位置应设定在工件上不重要的位置。

在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时，切削力F_z的水平分力F_h的方向与进给运动v_c方向相反；顺铣时，切削力F_z的水平分力F_h的方向与进给运动v_c的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点，以及机床、刀具等条件综合考虑。一般情况下，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，使得顺铣加工的工艺性优于逆铣加工。

图2-3a显示了采用顺铣切削方式精铣外轮廓，图2-3b为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓，图2-3c为顺、逆铣时的切入和退刀区。

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图2-3 顺铣和逆铣切削方式

a）顺铣 b）逆铣 c）切入和退刀区

此外，为降低表面粗糙度值，提高刀具寿命，使用铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料的刀具加工时，尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为钢铁材料锻件或铸件，表皮硬而且余量较大，则采用逆铣较为合理。

4）立体轮廓的加工。图2-4展示了加工一张曲面的三种常用进给路线，即沿参数曲面的u向行切、v向行切和环切。

对于直母线类表面，采用图2-4b所示的方式更有利于加工，此时刀具沿直线进给，刀位点计算简单，程序段少，而且加工过程符合直纹面的形成规律，可以精确地保证母线的直线度和整个曲面外形。

图2-4a所示加工方法的优点是便于在加工后检验型面的精确度。因此，实际生产中最好将以上两种方法结合起来操作。

图2-4c所示的环切方案主要应用在内槽加工中，在型面加工中，由于编程麻烦一般不予采用；但在加工螺旋桨形状零件时，工件刚度小，采用从里到外的环切，有利于减少工件在加工过程中的变形。当工件的边界敞开时，为了保证加工的表面质量，应从工件的边界外进给和退刀，如图2-4a、b所示。

图2-4 立体轮廓加工的进给路线

a）u向行切 b）v向行切 c）环切

5）内槽加工。内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹腔。加工内槽时，只能采用平底铣刀，刀具边缘部分的圆角半径应符合内槽的图样要求。内槽的切削分为两步，第一步加工内腔，第二步加工轮廓。轮廓加工通常又分为粗加工和精加工两个过程。粗加工的进给路线如图2-5中粗线所示，从内槽轮廓线向里平移铣刀半径R并留出精加工余量y，由此可知粗加工刀位多边形是计算内腔进给路线的重要依据。

切削加工内腔时，环切和行切在生产中都有着广泛的应用。两种进给路线的共同点是都可以切削完内腔中的全部面积，并且不留死角、不伤轮廓，同时尽量减少重复进给的搭接量。环切的刀位点计算稍复杂，需要一次一次向里收缩轮廓线；且算法的应用局限性稍大，例如当内槽中带有局部凸台时，环切就难以设计通用的算法。

图2-5 内槽加工路线

从进给路线的长短比较，行切法要略优于环切法。但在加工小面积内槽时，环切的程序量要比行切小。