选择最好的刀具铣削加工轮廓

　　在航空发动机的盘环零件加工中，一些零部件的内、外和凹轮廓因为其加工部位和加工精度的要求，使得其直是工艺人员关注的重点。现在，在数控加工中，借助CAD/CAM系统的强大功能，编程人员可根据系统提示很快完成工件的自动编程工作。但由于系统一般不具备CAPP功能，交互输入的参数需由编程人员根据加工工艺和经验确定，因此对编程人员的水平和经验要求较高。   

　　立铣刀是在数控铣床和加工中心上对工件轮廓进行铣削加工的常用刀具，编程前需对其直径、刃长、端刃圆角半径等几何参数进行选择。如果工件不需进行凹轮廓加工，立铣刀参数很容易确定，但大多数工件都需进行凹轮廓加工，此时精加工刀具参数可根据轮廓转接半径R确定，而半精加工和粗加工刀具参数却不能直接确定，需要编程人员根据经验选择，其合理性难以保证。   

　　本文结合加工现场情况，根据凹轮廓转接处粗加工刀具参数计算的数学模型，采用C++语言设计了可兼顾加工效率和加工精度的凹轮廓最佳铣削刀具的选择程序。文中涉及的凹轮廓包括工件外轮廓中的内凹轮廓、工件内轮廓转接处和工件上的平底凹槽。

　　最佳刀具选择程序的设计   

　　理论上，由式(1)即可方便地计算出给定条件下的粗加工立铣刀直径，但在实际加工中，立铣刀直径的计算却相当麻烦。首先，在数控加工中。粗加工刀具一般是确定的(尤其对干刀库容量有限的立式加工中心或工件尺寸变化不大的加工场合)，此时需确定在粗加工刀具和精加工刀具之间是否还需选用中间刀具，其次，轮廓加工铣刀可分为整体式立铣刀和机夹式可转位立铣刀两类，每一类又有不同的型式、规格和尺寸，每改变一个尺寸就需要重新查表、计算，十分繁琐，因此编程人员编制加工程序时常凭借经验选刀。若按保守值选刀，可能使粗、精刀具之间的中间刀具过多，搭接量过大，既延长加工时间，又会降低腹板面加工质量；若所选中间刀具加工量过大，则可能在精加工后留下不能铣去的“死角”，需重新编程补充走刀；同时，留给精加工的余量过大会造成加工困难，刀具损耗大，加工尺寸难以保证。因此，确定最佳刀具数量、合理安排切削深度和加工余量对于提高加工质量和加工效率十分重要。为快速、准确、方便地选取刀具，我们设计了专用选刀程序。

　　程序设计思想

　　首先分别按整体式立铣刀和机夹可转位式立铣刀两种刀具类型，按刀具直径(从小到大)建立包含刀具规格、尺寸等参数的刀具资料数据库；然后根据输入的被加工凹轮廓数据和粗加工刀具参数，按式(1)、(2)及刀具参数选择原则计算中间刀具的尺寸并进行圆整处理；最后从刀具资料数据库中诜柽合适的刀具。   

　　该程序中包括求值子程序和圆整子程序。求值子程序计算出的中间刀具尺寸不可能与刀具资料数据库中的参数恰好完全相等，因此需对尺寸进行圆整处理，具体方法是找出刀具资料数据库中与计算直径最为接近的值。如该值小于计算值，则该值即为圆整值；如果该值大于计算值，则取最接近值的前一个刀具值为圆整值。

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