1 前言箱體是一種常見的加工對象，它的結構形狀比較復雜，在箱體上有各種軸承支撐孔和緊固孔，而這些孔的精度與粗糙度又要求較高，所以，通常都是用數(shù)控機床來加工。如何設計孔加工的nc刀具軌跡，既可以保證加工的精度又能提高加工效率，是實際工作中經(jīng)常要碰到的問題。 此處談到的擴孔是指所有大徑孔的加工，分為有無預制孔、是否為通孔等多種情況，其數(shù)控機床刀具的加工軌跡設計十分復雜。筆者對刀具參數(shù)、孔的形狀進行了研究，提出了一種高速、高精度擴孔的nc刀具軌跡設計方法。
圖1 刀具加工軌跡
（a）
（b）
圖2
2 螺旋擴孔加工用銑削等方法擴孔加工可以分為三個階段：導入、加工和退刀。 目前擴孔常用的方法是一層一層加工，即刀具先向下切削導入到一定的深度，再向外擴孔，達到需要的孔徑后，刀具退出，一層加工完畢。然后再重復上述動作加工第二層，直到孔加工完成，這實際上是2.5軸加工。這種加工不但費時，精度也難以保證。另外一種方法是從內(nèi)向外加工，即從zui上面開始，螺旋向下加工完中間的小孔，然后退回上面起始點再向外擴孔，直到孔加工完成。這種螺旋擴孔加工是一種三軸聯(lián)動的銑孔，它具有加工質量好、加工效率高等優(yōu)點，但刀具軌跡設計比較困難?，F(xiàn)介紹如下：①由刀具半徑r和用戶設定的加工重疊率k=（r-r1）/r，確定*次加工的刀具中心運動半徑r1=（1-k）r（加工重疊率k決定加工重疊區(qū)域，見圖1）；②刀具由圓心沿半徑r1/2的小半圓螺旋線導入，深度為p/4。其中螺距p=h/（n+0.25），h為孔的深度，n為螺旋圈數(shù)；③刀具以半徑r1、螺距p進行螺旋擴孔加工n圈；④刀具繞半徑r1圓周走一圈，將底部加工干凈；⑤刀具沿半徑r1/2的小半圓弧退出加工面，回到圓心；⑥刀具沿軸心線由孔底部回到孔的上部，見圖2a。 當{孔的半徑>[刀具半徑×（2-k）]}時，還需進行第二次擴孔，方法與前面一樣，只是第二次加工的刀具運動半徑為r2= r1* 2r（1-k）。 同理，當{孔的半徑>n[刀具半徑×（2-k）]}時，需要進行n+1次擴孔，方法與前面一樣，第n次加工的刀具運動半徑為rn=rn-1+2r（1-k），式中n為正整數(shù)見圖2b。 下面為刀具軌跡相關部分的g 代碼： 0100（nt # 50 2 mcv410） g91 g17 g00 g92 x0.0 y0.0 z100.0 x-72.792 y-13.986 z-95.0 g01 z-15.0 f72 s6543 g03 x4.95 y4.9 i-4.95 j-4.95 x-4.95 y-4.95 r3.5 g00 z15.0 在有預制孔的時候，以預制孔的半徑代替r1即可。
圖3 螺旋擴孔加工實例
3 通孔加工的退刀問題上節(jié)介紹的為盲孔加工，刀具在底部要沿圓周走一圈，以保證加工精度。如果是通孔時，可以根據(jù)加工參數(shù)來判斷是否要走這一圈。加工通孔時要設定刀具的切出長度，當切出長度小于螺旋加工的螺距時，一定要走一圈，否則會產(chǎn)生孔壁的漏切：當?shù)毒叩那谐鲩L度大于螺距時，zui后一圈可以省略不走，直接沿小半圓弧退出即可。這樣可以在不降低加工精度的情況下，節(jié)省加工時間，提高加工效率。 4 結束語該刀具軌跡設計方法已成功地用于生產(chǎn)加工，精度及效率均有明顯提高。如傳統(tǒng)的一層一層擴孔，用r=30mm的刀具，加工一直徑為ø150mm、深200mm 的孔時，需用19.5min，改用本文的方法僅用時10.2min。圖3為采用螺旋擴孔加工的示例，經(jīng)過三次擴孔，其中r1=15mm、r2=36mm、r3=60mm。 同時，傳統(tǒng)的一層一層加工，刀具要常常退出和導入，產(chǎn)生停頓，影響孔面加工質量。而采用螺旋擴孔加工時，zui外一層是一次加工完成，沒有停頓，可以提高加工表面質量。稍加改動本方法還可以用于型腔加工。 通過與企業(yè)的多年合作，發(fā)現(xiàn)像這類生產(chǎn)中亟需解決的技術問題還很多，它在一定程度上制約了我國機械加工水平的提高。今后我們還將繼續(xù)從事與生產(chǎn)實踐密切相關的技術研究，希望能為國家機械工業(yè)的發(fā)展出一份力。