慢走絲線編程切（qiē）割大導（dǎo）程蝸杆刀具實例分析

01

前言

菲（fēi）庫斯WEDM是菲庫斯公司開發的WEDM自動（dòng）編程CAD/CAM軟件。軟（ruǎn）件采用最流行（háng）的Windows操作係統（tǒng）作為基礎（chǔ）平台，采用所見即所得的（de）繪圖方式進行編程（chéng）。它具（jù）有完善的圖紙設計、加工代碼生成等功能。，集圖紙設計和代碼編譯於一體；支持（chí）OpenGL圖形驅動（dòng），提供動態三維仿真（zhēn）。該軟件支持2 ~ 6軸切（qiē）削（xuē），並為AgieCharmilles等（děng）機床（chuáng）開發了（le）切削條件和特殊工藝數據（jù）庫。“加工向導+工藝模板”的（de）新型加工方式，可以實現高效、安全的智能編程。通過一個蝸杆（gǎn）車刀（dāo）加（jiā）工的實例，介紹了軟件、機床操作的基本方法和注意事項。

02

大導程蝸杆的車削特性分析

本例所（suǒ）述刀具為大導程單頭蝸（wō）杆車刀（dāo），中徑80mm，軸向模（mó）數m=10(蝸杆導程= π m = 3.14× 10 = 31.4mm)，在車削半徑為300mm的車床上加工。根據（jù）被加工零件的特點和要求，蝸杆車刀主要有以下（xià）特點:蝸杆加工導程大，機床主軸轉速過高（gāo）時，換算進給速度很高(當機床主軸轉速為200r/min時，進給速度=導程×主軸轉速= 31.4× 200 = 6280mm/min，目前一般（bān）車床的進給速（sù）度小於5000mm/min)，會超過。為了防止車削蝸杆時超調，機床的轉速不宜過高，此時相應的切削速度應相應較（jiào）低(主軸轉速為200轉/分（fèn），蝸杆大外圓直（zhí）徑=節圓（yuán）直徑（jìng）+2 = 80+20 = 100mm，外圓切削速度=主軸轉速× π×蝸杆大（dà）外圓直徑（jìng）= 200× 3.14× 100/1000)，切削時容易產生切屑結（jié）塊（kuài）。切入蝸杆齒廓螺旋麵時，對刀具產生強烈的衝擊，刀具韌性（xìng）不足（zú）時，容易造成刃口開裂。此（cǐ）外，這種蝸杆的直（zhí）徑為100mm，節圓直徑為80mm，導（dǎo）程較大（dà），其分度圓的螺旋角λ也較大（dà）。為了配合加（jiā）工條件，避免（miǎn）幹涉，刀具需要大於（yú）蝸杆螺旋角的後角，這（zhè）也會導致刀（dāo）具強度（dù）的降低。最終成型切削（xuē）時，由於切削麵積大，所需切削力很大，容易（yì）產生振（zhèn）動，導致產品表麵質（zhì）量差（chà），刀具損（sǔn）壞。

03

工具供應方案分析

車削蝸杆類（lèi）似於車削（xuē）梯形螺紋（wén），根據蝸杆齒廓角度20× 2選擇刀（dāo）尖（jiān）角度。一般情況下，可轉位螺旋車刀刀片由硬質合金製成，因此宜采用較高的切削速度。如果切削速度低，會產生切屑結塊，影（yǐng）響刀具壽命和加工質量。因（yīn）此，從生產安全、產（chǎn）品質量和生產（chǎn）成（chéng）本等方麵考慮，不（bú）宜選用可轉位螺（luó）旋車刀。如果使用傳統的焊接（jiē）工具進行磨削，則需要準（zhǔn）備毛坯和葉（yè）片（piàn），並進行（háng）焊接（jiē）、熱處理等加工。準備周期（qī）長，韌性不好，刃口（kǒu）容易崩刃。而且為了避免後刀麵和螺紋後刀麵之間（jiān）的幹涉，這（zhè）種大（dà）導程的車（chē）刀需要更（gèng）大的後刀麵角。如果操（cāo）作者自己打（dǎ）磨（mó），打磨角度沒有保證，打磨角（jiǎo）度過大會降低刀（dāo）具的強度。轉彎過小的車時，側麵會（huì）碰（pèng）到蝸（wō）杆齒廓。本（běn）例選用白（bái）鋼條，根據（jù）計算出的（de）蝸杆分（fèn）度圓螺旋（xuán）角設定（dìng）一定的安全餘量，確定刀具後（hòu）角。刀具的（de）主切削刃是在線切割機床上切出的，刀具後角是一起切出的。由（yóu）於線切割加工（gōng）表麵質量好，操作者隻需稍加打磨即可用於生產，因此在短時間（jiān）內準備好刀具是一種（zhǒng）解決方案。

04

確定蝸杆車刀的後角。

蝸杆（gǎn）車刀的後角是根據被加工蝸杆的（de）螺距螺旋角來確定的。螺旋角是指螺紋的圓周線和螺紋之間的角（jiǎo）度。螺旋角在螺紋的（de）外徑、中徑（jìng）和內徑(基徑)上是不同的。一般（bān）螺旋角是（shì）指在螺紋中徑上展開的圓周線與螺紋之間的夾（jiá）角，螺（luó）旋角= arctan[導程/(中徑× π)]。蝸杆的螺旋角可以通過參照螺紋（wén）的螺旋角來計算。在這個例（lì）子中，蝸杆的導程是πm，其中（zhōng）m是蝸杆的軸向模（mó）量。設計（jì）值為10，中徑為80mm。計算蝸杆的螺旋角= arctan [π× 10÷ (80× π)] = 7.125()，考慮到刀具背麵與螺紋麵之間應有一定的間隙。這樣既能避免加工刀具（jù）與工件的幹涉，又能保證刀具（jù）的強度，使切削平穩，精（jīng）加工時刀具（jù）不振動[1-3]。

05

線切割白鋼刀蝸杆車（chē）刀的程序加工（gōng）

5.1加工程序的準備

首（shǒu）先你需要畫出圖（tú）案進行加工編程，可以直接用菲庫斯WEDM軟件畫出來（lái）。該軟件與（yǔ）工程機械輔助繪圖軟件CAD具有良好的兼容性，可將CAD程序繪製的圖紙保存（cún）為擴展名為“的文件”。DXF”並（bìng）將其導入FIKUS軟件進行直接編程。對於精通CAD軟件，不熟悉（xī）FIKUS線切割軟（ruǎn）件的工程師（shī）來說非常方（fāng）便。

5.2編（biān）程

1)雙（shuāng）擊桌麵上名為“F i kus Visualcam17”的圖標，進入F i kus線切割軟件的CAD界麵。

2)加工圖樣的編製有兩種方（fāng）式:一種是直接導入。DXF "文（wén）件（jiàn）由CAD創建，單擊（jī）菜單上的"文件"選項，並選擇（zé）要導入的"。DXF "文件（jiàn）在導入；另一種是直接用FIKUS軟件繪圖。

3)進入CAM加（jiā）工界麵，可以點擊“CAM”下拉菜單中的“WEDM Shift+Ctrl+W”，或者直（zhí）接按工具欄中的按（àn）鈕圖片，FIKUS軟件將進入零件切割界麵。

4)點擊“CAM”欄下的“新路徑”圖標，然後（hòu）點擊“檢查”按鈕，出現選擇機床的下拉菜單（dān）界麵。在（zài）下拉菜單中選擇機床型號“CUT 200P”，然後點擊check按鈕確認機床型號（hào）選擇，如圖1所示。輸入程序名（míng）稱:本例根據加工過程將程序分為粗（cū）加工程序（xù）和精加工程序。粗加工（gōng）程序命名為TYDKC，精加工程序命名為（wéi）TYDJ。在CAM欄中創建新（xīn）零件（jiàn）後，程序名稱分別被修改。將粗加工程序（xù）名改為TYDKC的結果如圖2所示。

5)點擊（jī）“CAM”欄下的“新零件”圖標，在彈出的“新零件參數”對（duì）話框中，根據（jù）階梯葉片毛坯的尺寸輸入相關參數，如工件厚度H25、角度0。

6)點擊“零件”欄下的“選擇XY”圖標，選擇蝸杆刀具前端切削部分的輪廓線，回車確認（rèn），選擇刀具切削部分的輪廓線，所選輪廓線將以設定的顏（yán）色顯示。

7)點擊“零件”欄下的“導入路徑（jìng）”圖標，選擇（zé）第一種“點對點”的圖片方式，勾選（xuǎn）“垂直於XY輪廓（kuò）”項，將導入路徑的長度設置為3，分別點擊刀具零件圖的前輪廓線，導入路徑線會在零件切割輪（lún）廓的起點（diǎn）以3mm虛線示意性（xìng）顯示。

8)點擊“編程”欄下的“快速向（xiàng）導”圖標，依次完成以下步（bù）驟的設置。①在彈出的“快速指南”主頁對話框中，根（gēn）據切割銅線的直徑輸入相關參數，線徑= =0.25mm該值根據所選銅線的（de）直徑輸入。粗加工時，設置切削次數= 1次，一刀粗切形（xíng）狀（zhuàng），線切割（gē）代碼設（shè）置為AAA，根據個人習慣或（huò）相關程序文件要求設置。②點擊按鈕圖（tú）片，根據CUT200P機床的工藝參數表，在快速導軌第二頁(快速導軌界麵第（dì）二步)的對話框中輸入切削補償（cháng）值0.13(粗加工後0.13mm單（dān）邊餘量)，可根據加工需要進行設置。③點擊按鈕圖片，在彈出的快速指（zhǐ）南第三頁對（duì）話框中輸入（rù）:邊角（jiǎo）料長度= =0.3mm，可以根據實際需要設置（zhì）適當的餘量。刀具（jù）輪廓為凸形，切削方式為凸模（mó）。切割內輪廓（kuò）時，可以選擇凹模，係統會確定（dìng）餘量的方向和位置。④設置好參數後，右擊按鈕，在快捷菜單中選擇“計算”，點擊圖片，在快速向導第四頁的（de）對話框中選擇“停止”，點擊檢查圖標（biāo）確認。⑤參數設置完成後，右鍵點擊按鈕，然後（hòu）點擊計算、仿真（zhēn）、後處理選項，點擊檢查（chá）圖標確認。設置過程如圖3所示，仿真結果如圖4所示（shì）。

5.3加工程序的軌跡計算和後置處理

1)完成（chéng）蝸杆刀具後角的錐度設定。在鼠標程序管理器中（zhōng）右鍵單擊TYDKC幾何（hé）體，在彈出菜單（dān）中選擇“計算”來計算軌跡（jì）。在鼠標程序管（guǎn）理器中右擊TYDKC幾何圖形，在彈出的菜單中選擇後處理，在彈（dàn）出的後（hòu）處理對話框中輸入數控程序號TYDKC，選擇後處理（lǐ）器切削X00-MILLENNIUM-。這裏的後處理器會因版本不（bú）同而不同，取決於使用的設備。

2)設置（zhì）完成後，點擊“後處（chù）理”進行處理，生成機床切削的程序。粗加（jiā）工蝸杆（gǎn）刀具的程（chéng）序如下（xià）。

00001(TYDKC；E501線（xiàn）-)

N10 G10 P0 B0

n20g 10 P1 B1；

N30 G11(WIR，AAA)；

N40 G21

N50 M27

N60 M23

(恒定錐度備注:E501)

N70 M31

N80 G10 P16 R0。；

N90 H25。；

N100 S501 M11

n110 M15 P1；

N120 G90

N130 G00 X167.672 Y155.041

……

N240 M50

N250 G90

N260 G10 P0 B0

N270 G10 P16 R0。；

N280 M30

3)精加工蝸杆刀具設置:切削2和修剪1共3刀，在快速指南對應頁麵設置。精加工編（biān）程過程和粗加工類似（sì），就不贅述了。與加工（gōng）程序匹配的（de）線表文件和工藝文（wén）件的文件名應與機床上的程序設置一致。主要區別在於新零件的錐度（dù）設置(見（jiàn）圖5)，精加工的仿真效果如圖6所示。蝸杆（gǎn）銑刀的精加工程序（xù）如下。

00002(TYDJ；E501-E502-E503電線-)

N10 G10 P0 B0

n20g 10 P1 B1；

N30 G11 (WIR，CCC)；

N40 G21

N50 M27

N60 M23

(恒定錐度備注:E501)

N70 M31

N80 G10 P16 R0。；

N90 H25。；

N100 S501 M11

n110 M15 P1；

N120 G90

N130 G00 X167.774 Y152.818

N140 M60

……

N440 G40 G50 X181.193 Y152.171

N450 M50

N460 G90

N470 G10 P0 B0

N480 G10 P16 R0。；

N490 M30

5.4加工程序的傳輸（shū）

加（jiā）工時（shí），程（chéng）序通過u盤複製到機床上，機床自帶的軟件在機床操作係統中生成與（yǔ）加工程序相匹配（pèi）的工（gōng）藝文件和線表文件。機器開機，調（diào）用程序就可（kě）以完成機器。

06

有關注意事項

1)機床加工錐度零件時，錐（zhuī）度< 3的加工視為（wéi）一般零件加工。由於被加工刀具的後角要（yào）求為10°，在加工刀具前，需要用線材矯直裝置將錐度設置為10°，待線材矯直後再進行加工。

2)精加（jiā）工時，第一刀切削時會從工件（jiàn）上切下一層厚薄不均的金屬（shǔ）皮。當銅線即將切（qiē）斷工件時，要特（tè）別注意。這裏的電線很容易被夾斷。在第一（yī）次切（qiē）割前編（biān）程時，設置“暫停”。當程序運行到暫停時，由於暫停餘量設置得很小，約（yuē）0.3mm，切屑基本脫離（lí）刀體。如果有，小心地取出廢料，然後繼續運行程序完成加工。如果餘料沒有分離（lí），也可以（yǐ）人工輕輕折疊（dié），防止電線被夾（jiá）斷。

3)粗（cū）加工時，由於切削量比較大，需（xū）要調整切削放電脈（mò）衝，設置為較小的值。

另外，由於粗加工和精加工時工件的裝夾位置不變，粗加工和精加工的編程（chéng）基準相同，粗（cū）加工前（qián）找邊對刀後精加工（gōng）時可以直接調用精加工（gōng）程序，不需（xū）要額（é）外對（duì）刀，既能保證精度，又能提高效率（lǜ）。

07

結束語

線切割設備精度高，應用一定的加工（gōng）技（jì）巧後，加工效率可以進一步（bù）提高。按此方案製備的蝸杆刀具，隻需對刀具的後角和前角稍加打磨即可用於生產，是一種相對高效（xiào）、經濟的工藝方法。本文以這種蝸（wō）杆刀具的線切（qiē）割加（jiā）工過程為例，簡要介紹了FIKUS軟件和Agie Charmilles線切割機床的操作和應用，希望能為（wéi）同行提供一些參考。