机加中的“模随件动”加工法

（辽宁省机电工程学校，辽宁 辽阳 111004）

1 传统铣削加工方法存在的弊端及目前数控铣削加工现状

1.1 传统铣削加工方法存在的弊端

在使用普通铣床对工件进行铣削加工中，若要实现工作台X轴、Y轴的联动进而产生非正交（既不平行于X轴也不平行于Y轴）直线刀路，从参数计算到对刀确定刀路的起始点都比较繁琐，同时存在很大的难度，且加工的精度和效果并不理想，所以传统加工通常都采用正交加工刀路来加工对应部位的几何要素，但是加工部位几何要素与其工艺基准之间存在着一定的角度关系，要想产生正交的刀路必须对其工艺基准通过找正、旋转等手段来定位，而这个定位的过程常常要进行反复多次的调整才能实现，其过程繁琐，尤其对于形体较大的工件不仅调整位置极不方便，要花费大量的时间，而且常常因为要完成工艺基准的定位操作而导致加工刀路超出机床工作台的工作行程，在很多情况下还不得不借助特定的夹具来完成，即便这样定位精度也不高，有些情况下甚至难以保证。这样就体现出传统的正交刀路加工方法的诸多弊端：

1.1.1 工艺基准的定位过程繁琐，工作效率低。

1.1.2 易产生加工刀路的超程现象。

1.1.3 由于定位误差的存在，导致加工精度降低。

1.2 目前数控铣削加工现状

目前，数控铣床已经广泛使用，它的功能相对普通铣床有极大的扩展、精度有大幅度的提高，而且计算机建模、自动生成程序的技术正在快速发展，这就为铣削加工的新工艺、新技术的产生和发展提供了强有力的软、硬件保障。然而，由于受多年传统加工定势思维的影响，很多加工工艺方案和技术仍旧停留在原有的水平和层面，致使设备功能没有得到充分发挥和利用，造成资源浪费。

2 “模随件动”加工法

2.1 “模随件动”加工法的概念

为了回避传统的正交加工刀路带来的各种弊端，不过于追求工艺基准的准确定位，利用数控铣床的进给系统和对刀、找正装置对工艺基准进行测量以确定其实际位置和角度，使用CAM软件在计算机进行相应建模，此时，所建的图模与工件的实际位置和角度完全一致即“模随件动”，然后生成刀具轨迹和程序，最终完成加工。

2.2 “模随件动”加工法实例

在一工作台的X方向工作行程为800mm、Y方向工作行程为550mm的数控铣床上加工如图1工件上宽60mm的槽（以下简称槽A），其设计基准和工艺基准都是工件上宽100mm的槽（以下简称槽B），槽B已经加工完成。

图1

2.2.1 传统的加工方案

工件在工作台上如图2中左图定位（图中的虚线为数控铣床工作台在X、Y方向的工作行程范围），这时需将槽B调整到与工作台Y方向成15°角，再用对刀装置找出工件的中心O的坐标，此时槽A的方向和位置才能确定，然后在计算机上建模、生成刀路和程序、完成加工。

上述方法也可以稍加改进，调整槽B与工作台Y方向平行，其余步骤与上述相同。不管怎样，都需要对工艺基准槽B的角度进行细致的调整，花费较长的时间，同时还不能消除定位误差。

图2

2.2.2 模随件动”加工法思路与步骤

首先，将工件以任意角度放置在工作台的任意位置如图2，只要保证槽B和槽A在工作行程范围内即可，这个位置和角度的估算很容易，将工件夹紧。用对刀装置找出工件的中心O的坐标，用G54命令进行相应坐标系设定。

其次，利用机床的进给系统对槽B的角度进行测量。将百分表吸附到机床主轴上，调整工作台位置使百分表触头接触图3中槽B侧壁的B1位置，记录此时主轴的坐标（X1，Y1）和百分表读数，再调整工作台位置使百分表触头接触图3中槽B侧壁B2位置并保证百分表读数与接触B1位置时的读数相同，记录此时主轴的坐标（X2，Y2）。

第三，使用CAM软件根据测量的数据绘图、建模。以“CAXA制造工程师”软件为例，根据坐标（X1，Y1）和（X2，Y2）绘制一条直线即槽B的方向线，这样便确定了槽B在工作台上的实际角度，再依据零件图中各几何要素间的关系便可准确画出各部结构。

第四，在上述建模的基础上，选择软件中合适的粗、精加工方案、参数便可生成粗、精加工刀具轨迹，再进行相应的后置处理就可生成G代码，传输至机床系统，实现最终加工。

“模随件动”加工法不需要工艺基准的刻意定位，首先可以大幅度缩减定位安装的时间，提高加工效率。其次，工件在工作台上的位置及角度可以有多种选择，不易出现超出工作行程的情况。另外，消除了定位误差，提高了加工精度。

[1]李超.CAD/CAM实训-CAXA软件应用[M].北京:高等教育出版社.2008.

[2]朱淑萍.机械加工工艺及装备[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]张英伟.数控铣削编程与加工技术[M].北京：电子工业出版社.2008.