数控机加工倒角的常用实现方法

　　倒角是零件最常见的结构特征，通常有倒斜角和倒圆角两种类型，一般倒角的作用是去除毛刺，还有一些特别强调的倒角是为了安装工艺要求，比如安装导向，减少应力集中，容易装配等作用。

　　机加工倒角的方法常见有3种，一是倒角刀编程铣削，二是利用宏程序和可编程参数指令G10编程加工，三是使用CAD/CAM软件自动编程加工。

　　◆ 成形铣刀倒角

　　1、成形铣刀类型

　　倒角的成形铣刀也称为倒角刀，按结构不同可分为整体式和舍弃式，整体式刀具(见图1)，这种刀具当使用磨损或蹦刃时，可在专用磨刃机上进行刃磨，刃磨好后可以继续使用，直至切削长度用尽报废。舍弃式刀具(见图2)在使用时，如磨损或蹦刃，可翻转刀片另一面使用，直至刀片用费报废，刀杆可反复使用。

　　倒角刀又可分成单刃、三刃、多刃和角度分的45°、60°、90°、120°倒角刀等，其中60°和90°最为常见。倒角刀根据其结构特点可用来加工锥孔、轮廓倒角，此外，单刃倒角刀可在电钻上加工出光洁的锥面;三刃倒角刀可加工型面较长的锥孔。总之，倒角刀是实际生产中应用相对比较广泛的一种成形刀具。

　　2、成形铣刀倒小孔倒角

　　小孔轮廓倒角最简单的使用方法是使用成形铣刀，其加工原理是：主轴旋转，Z向进给完成加工，编程可借助孔加工循环指令(G81)或直接使用G01编程。下面就一组小孔倒角(见图3)举例编程。

　　(1)刀具选用与对刀

　　成形倒角刀有有尖和无尖两种(见图4)，针对不同大小的倒角，倒角刀选择的原则为孔的直径要大于倒角刀的最小有效直径(0~d2)且小于倒角刀最大有效直径(d1)，在编程加工时，通常以倒角刀的底端为Z向零点，对刀方法同立铣刀。

　　(2)参考程序

　　文章以FANUC 0i系统编程，图3小孔倒角参考程序如下：

　　O0001;

　　G0G54G90X0Y0M3S2000;(G54坐标系快速移动，主轴正转)

　　Z20M8;(快速到一安全高度)

　　G81X0Y8Z-0.5R5F80;(G81倒角)

　　Y16Z-1;

　　Y27;

　　Y38Z-1.5;

　　Y50;

　　Y65Z-2;

　　Y80;

　　Y95Z-2.5;

　　Y112;

　　Y130Z-3;

　　Y155;

　　G0G80Z200;(快速抬刀)

　　M30;(程序结束并返回)

　　3、成形铣刀倒轮廓倒角

　　任意轮廓的倒角可根据倒角特征选择成形倒角刀加工，主轴旋转，以轮廓为切削轨迹，通过Z向切深和刀具补偿完成轮廓倒角加工。下面以90°倒角刀为例，分别以有尖和无尖两种形式，探究轮廓倒角加工。

　　(1)加工原理

　　有尖倒角刀以底端对刀，轮廓程序中Z向深度若为n，半径补偿输入n-c，倒出的倒角就为c(见图5);无尖倒角刀以底端对刀，Z向深度若为n，半径补偿输入n-c+d1/2，倒出的倒角就是c(见图6)。如果对于精加工的倒角，我们通常也可以先编好程序，刀补先给大，补正之后，将模式打到手轮状态，“相对坐标”清零，用手轮摇到你满意的位置，观察坐标系偏移了多少，用原来的刀补减掉这个值输入现在刀补，也可完成倒角加工。

　　(2)参考程序

　　下面以图7中轮廓倒C2的倒角为例说明，加工程序如下：

　　O0002;

　　G0G54G90X0Y0M3S2000;(G54坐标系快速移动，主轴正转)

　　Z20M8; (快速到一安全高度)

　　G0X40;(快速移动到下刀点)

　　G1Z0F300;(到Z0面)

　　M98P0003L1;(调用0003子程序1次)

　　G0Z20;(抬刀到20)

　　X80;(快速移动到点)

　　G1Z0F300; (到Z0面)

　　M98P0003L1;(调用0003子程序1次)

　　G0Z200;(抬刀)

　　M30;(程序结束并返回)

　　O0003;(加工轮廓1)

　　G91G1Z-nF200;(切深n)

　　G1G41D1X60F300;(D1=n-2或n-2+d2)

　　……;(轮廓1轨迹)

　　G1G40X40;(取消刀补)

　　M99;(返回子程序)

　　◆ 宏程序倒角

　　数控宏程序在轮廓加工中有着不可替代的作用，尤其在大批量生产中更加体现宏程序的优势，程序容量小，加工效率高。下面讨论宏程序加工轮廓倒角方法。

　　(1)可编程参数G10

　　轮廓倒斜角可使用平底铣刀或球刀，通过可编程参数G10结合宏程序变量完成倒角加工。Fanuc系统中G10可输入系统参数、坐标系参数、刀具补偿值和刀具寿命等，使用刀具半径补偿值中的D代码编程格式为：“G10L12P__R__”，P为刀具补偿号，R为刀具补偿值。编程的具体参数如表1。

　　(2)参考程序

　　下面以图7中3.5x30°和C2倒角为例，结合表1的参数说明进行倒斜角的宏程序编程，程序如下：

　　O0004;

　　G0G54G90X0Y0M3S2000; (G54坐标系快速移动，主轴正转)

　　X80Y0;(快速到下刀点，内倒角改为X40Y0)

　　Z20M8;(安全高度)

　　#1=0;(深度变量初值)

　　#2=30;(斜面与垂直方向夹角，内倒角改为45)

　　#3=4;(刀具半径)

　　#6=3.5;(倒斜角高度，内倒角改为2)

　　WHILE[#1LE#6]DO1;(如果#1小于等于#6，加工循环开始)

　　#4=#1;(Z向动态变化值)

　　#5= #3-[#6-#1]*TAN[#2];(刀补动态变化值)

　　G10L12P1R#5;(#5刀补赋值给D1)

　　G1Z#4F200;(加工到当前#4高度)

　　G41D1 X66Y0F300;(内倒角改为X60Y0)

　　M98P0005;(调用0005轮廓子程序)

　　G0G40 X80Y0; (内倒角改为X40Y0)

　　#1=#1+0.1;(深度递增步长)

　　END1(循环1结束)

　　G0Z200;(抬刀)

　　M30;(程序结束并返回)

　　以上程序为3.5x30°倒角程序，M98P0005为外轮廓的轨迹描述，如若使用平底刀加工内轮廓2 x45°倒角，只需按照括号中的说明改动即可;如若使用球刀加工以上轮廓，在以上改动的基础上，同时将#4改为等于#1+#3*[1-SIN[#2]]，#5改为等于#3*COS[#2] -[#6-#1]*TAN[#2]即可。

　　◆ CAM倒角

　　倒角也可以使用CAM软件自动编程，目前CAM软件有很多，比如UG、Master CAM、CAXA制造工程师、Powermill、Pro-E、cimatron等等，不管是专业CAM软件还是嵌套式CAM软件，其各有优缺点，本文章以UG软件中嵌套的CAM模块用平底立铣刀(Ф8)和球刀(R4)分别编制图8倒角程序，并仿真其加工效果。

　　平底刀生成刀轨和实体模拟仿真加工效果见图10(a)和图10(b)，球刀生成刀轨和实体模拟仿真加工效果见图11(a)和图11(b)。

　　根据图10、图11生成刀轨和加工仿真图，可知平底刀和球刀加工倒角，其余参数一致唯刀具类型不同的情况下，平底刀切削刀路少于球刀，加工效率高于球刀，但是球刀加工的效果要好于平底刀。读者可根据实际需求选择其中一种加工方法应用，最后通过UG后处理生成G代码输入数控机床完成零件加工。