1 引言
数控加工是现代制造的重要组成部分，在数控铣削中有很多不同于普通铣削的加工工艺，如何进刀切削就是其中之一。毛坯的粗加工、零件表面精加工以及高速铣削采用不同的进刀方式对刀具寿命、工件精度及加工效率至关重要。下面结合一些流行的CAD／CAM软件探讨一下三轴数控铣削加工的进刀方式与应用。
2 垂直进刀方式及应用
在普通铣床上加工一个封闭的型腔零件时，因为立铣刀的端部切削刃没有通过铣刀中心，故一般是在零件的实体上先钻一个孔，然后再用多刃立铣刀来加工型腔轮廓。数控铣削的垂直进刀方式既继承了这种传统的垂直进刀工艺，目前还发展了几种解决立铣刀没有较大切深垂直进刀能力的方法：螺旋进刀、斜线进刀和智能进刀。
(1)预钻孔垂直进刀
这是继承普通铣削的一种垂直进刀方式，现在很多流行的CAD／CAM软件都具有此进刀方式，如Maste以AM中可通过【Toolpatchs】→【su血ce】→【Rough】→【Pocket】功能(选中mign plunge entries for stan holes参数)和【Toolpatchs】→【circ tlpts】?功能配合使用来实现；Cimatron中通过【wcuT】功能㈨(选中OPTIMIZED ENTRY PNT和打开CREAT ENTRY PNT选项) 和【DRILL】配合来实现；在UG中，既可应用【control Points】→【Pre—Driu Engage Points】使得刀具按指定点位置垂直进刀，也可由系统自动产生进刀点位置，从而由产生的进刀点预钻孔垂直进刀。
(2)螺旋进刀
螺旋进刀是刀具作螺旋线运动，以避开刀具中心无切削力，靠铣刀的侧刃逐渐向下切削而实现向下进刀，如图1所示。这主要用在型腔空间足够作螺旋线运动的情况下。
图1螺旋进刀
控制螺旋进刀的关键参数是最大螺旋半径、最小螺旋半径和螺旋进刀角度。最小螺旋半径是为了防止下刀顶刀的，其值不能小于刀具中心无切削力部分的半径；进刀角度过大会产生不好的端刃切削，过小则螺旋圈数偏多，切削量偏少，切削时间长，一般选5～15度之间。现在CAD／CAM软件均具图1螺旋进刀有此种进刀方式，如在MasterCAM【Toolpatchs】→【P0cket】或【Toolpatchs】→【Surface】→【Rou酶】→【Pocket】中选中进刀选项中的“Entry—helix”、在cimatmn【Pocket】或【wcuT】的加工参数表中设RAMP ANGLE(螺旋进刀角度)参数值大于0后，就可以产生螺旋进刀方式；而在UG中，在进刀方法为自动的前提下，设置【Ramp Type】→【Helical】可实现螺旋进刀。
(3)斜线进刀
斜线进刀是刀具作向下的斜直线运动，靠铣刀的侧刃逐渐向下切削而实现向下进刀。这主要用在型腔空间窄而长不能作螺旋进刀的情况下，如图2所示。控制斜线进刀的关图2 斜线进刀键参数是进刀斜线与XY平面的夹角、斜线在XY平面的投影与X轴的夹角。很多CAD／CAM软件提供了此进刀方式，如M8sterCAM、UG，在MasterCAM中斜线进刀的使用方法与螺旋进刀相类同，而UG提供了【Ramp Type】→【On times】和【On Shape】两种进刀移动方式给用户选用，后者产生的移动路径跟随型腔形状而作变化。
图2 斜线进刀
(4)智能进刀
这是一种由CAD／CAM软件根据工件的特征智能判断与选择最佳方法进刀的进刀方式。如图3所示零件，当切削侧壁缺口台阶面以上的坯料时，采取毛坯外垂直进刀，切削侧壁缺口台阶面以下区域的坯料时，采取螺旋进刀或斜线进刀。这在MasterCAM【Toolpatchs】→【suface】→【Rough】→【Pocket】功能中同时选中进刀选项中的“Entnr—helix” 和“Plunge outside containment boundary” 两参数就会产生此进刀方式，在UG中，若使用【Follow Part】切削方式，并且进刀方法为自动的前提下，可产生此类进刀路径。
图3 智能进刀
3 水平进刀方式及应用
为了改善铣刀开始接触工件表面时的状况，在数控加工中水平进刀的方式目前有以下两种。
(1)法向迸刀刀具沿着被加工表面的法向以直线运动进刀切蒯，如图4所示，这种进刀方式产生的进刀痕较为严重，一般用于粗加工。
图4 法向进刀
(2)切向进刀
刀具沿着被加工表面的切向以直线或圆弧运动进刀切削，如图5所示，这种进刀方式产生的进刀痕较为轻微，多用于精加工。
图5 切向进刀
4 曲面精加工的进刀方式及应用
(1)常用的进刀方式
曲面精加工的进刀方式比较丰富，如Cimatron中有7种，常见的有垂直进刀、法向进刀、切向进刀和切向反向进刀等，如图6所示。切向反向进刀一般用在切向进刀空间不够的情况下。
图6 曲面精加工的进刀方式
(2)层间进刀
当采用等高的精加工方式时，切削层之间的进刀方式有垂直进刀、沿曲面表面进刀等，如图7所示为MasterCAM层间进刀方式。在UG中，当需要刀具直接在工件表面进刀时，可使用【Level to IJeVel】→【Ramp on Part】或者【staggerRamp on Part】产生倾斜的移动以避免出现明显的刀痕现象，见图8。
图7 曲面精加工层间进刀方式
图8 层间沿工件倾斜进刀方式
此时应注意控制迸刀痕的位置，如图9所示。这在MasterCAM中可通过“Prompt for starting point”参数控制，在UG中可通过【Control Points】→【Cut Region Stan Points】设置开始切削点位置。
图9 控制进刀痕位置
5 高速铣削的进刀方式
由于高速铣削加工过程中刀具运动的速度很快，这就要求刀具运动轨迹光滑、平顺、稳定，避免突然变向和速度的突然变化。高速铣削中的进刀方式主要有层间进刀与行间进刀方式，Cimatron中提供了较丰富的选择，如图10与图11所示；UG则通过设置非切削参数可产生简洁而光顺的、适用于高速切削的进刀移动路径，如图12所示；MasterCAM中的层间进刀方式如图13所示。
图10 Cimatmn高速铣削的层间进刀
图11 Cimatron高速铣削的行间进刀
图12 UG高速切削行间进刀路径
图13 MasterCAM高速铣削的层间进刀
6 结束语
以上介绍了三轴数控铣削加工的进刀方式与应用，只有深入了解数控铣削与普通铣削加工工艺的不同，充分掌握数控铣削的各种进刀工艺，才能使数控铣削加工技术在生产当中得以更深入的应用，满足现代工业生产的需要。
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本文标题：三轴数控铣削加工的进刀方式与应用
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