慢走絲線編程切割大導程蝸杆刀具（jù）實例分析（xī）

01

前言

菲庫斯（sī）WEDM是菲（fēi）庫斯公司開發的WEDM自動編程CAD/CAM軟件。軟件（jiàn）采（cǎi）用最流行的Windows操作係統作為基礎平台，采用（yòng）所見即所得（dé）的（de）繪（huì）圖方式進行編程。它具有完善的圖紙設計、加工代碼生成等功能。，集圖紙設計和（hé）代碼編譯於一體；支持OpenGL圖形驅（qū）動（dòng），提供動態三維仿真。該軟件支（zhī）持2 ~ 6軸切削，並（bìng）為AgieCharmilles等機床開（kāi）發了（le）切削條（tiáo）件和特殊工藝（yì）數據庫。“加工向導+工藝模板”的（de）新（xīn）型加工方式（shì），可以實現高（gāo）效、安（ān）全的智能編程。通過一個蝸杆車（chē）刀加工的實（shí）例，介紹了軟件、機床（chuáng）操作的基本方法和注意事項。

02

大導程蝸杆的車削特性（xìng）分（fèn）析

本例所述刀具為大導程單頭蝸杆車刀，中徑80mm，軸向模數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（gōng）。根據被加工零件的特點和（hé）要求（qiú），蝸杆車刀主要有以下特點:蝸杆加工導程大，機床主（zhǔ）軸轉速（sù）過高時，換算進給速（sù）度很高(當機床主軸轉速為200r/min時，進給（gěi）速度（dù）=導程×主軸轉速（sù）= 31.4× 200 = 6280mm/min，目前一般（bān）車床的進給（gěi）速度小於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（shí）相應的切削速度應相應較低(主軸轉速為200轉/分（fèn），蝸杆大外圓直徑=節圓直徑+2 = 80+20 = 100mm，外（wài）圓切削速度=主軸轉速× π×蝸杆大外圓直徑（jìng）= 200× 3.14× 100/1000)，切削（xuē）時（shí）容易產生切屑結塊。切入蝸杆齒廓（kuò）螺旋麵時，對刀具產生強烈的衝擊（jī），刀（dāo）具（jù）韌性不足時，容易造成刃口開裂。此外，這種蝸杆的（de）直徑為100mm，節圓直徑（jìng）為80mm，導程較大，其分度（dù）圓的螺旋角λ也較大。為（wéi）了配合加工條件，避免幹涉，刀具需要大於蝸杆螺旋角的後角，這也會導致刀具強度的降低。最終成型切削時，由於（yú）切削麵積大，所需切削力很大，容（róng）易產生（shēng）振動，導致產品表麵（miàn）質量差（chà），刀具損壞。

03

工具供應方案分析

車削蝸杆類似於車削（xuē）梯（tī）形螺紋，根據蝸杆齒廓（kuò）角度20× 2選擇刀尖角（jiǎo）度。一般情況（kuàng）下，可轉位螺（luó）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（dī），會產生切屑結塊，影響刀具壽命和加工質量。因此，從生產安全、產品質量和生產成本等方麵考慮（lǜ），不（bú）宜選用可（kě）轉位螺旋車刀。如果使用（yòng）傳統的焊（hàn）接工具進行磨削，則需要準備毛坯和葉片，並進行焊接、熱處理等（děng）加（jiā）工（gōng）。準備周期長，韌性（xìng）不好，刃（rèn）口容易崩刃。而且為（wéi）了避免後刀麵和螺紋後刀麵之間的幹涉，這種大導程的車刀需（xū）要更大的後刀麵角。如果操（cāo）作者自己打磨，打磨角度沒有保證（zhèng），打磨角度過大會降低（dī）刀具的強度。轉彎（wān）過小的車時，側麵會（huì）碰到蝸杆（gǎn）齒廓。本（běn）例選用白鋼條，根據計算出的蝸杆分度（dù）圓螺旋角設定一定的安全餘量，確定刀具後角。刀具的（de）主切削刃是在（zài）線切割（gē）機床上切出的，刀具後角是一起切出的。由於線切割加工表麵質量好（hǎo），操作者（zhě）隻需稍加（jiā）打磨即可用於生產，因（yīn）此（cǐ）在短時間內（nèi）準備好刀具是一種解決方案。

04

確定蝸杆車刀的後角。

蝸杆車刀（dāo）的後角是根據被加工蝸杆的螺距螺旋角來確定的。螺旋角是指（zhǐ）螺紋的圓（yuán）周線和螺紋之間的（de）角（jiǎo）度。螺旋角在螺紋的外徑、中徑和（hé）內徑(基徑)上是不同的。一般螺旋角是指在螺紋中徑上展開的圓周線與螺紋之間的夾角，螺旋（xuán）角= arctan[導程/(中徑（jìng）× π)]。蝸杆的螺旋角（jiǎo）可（kě）以通過參照螺紋的（de）螺旋角來計算。在（zài）這個例子中，蝸杆的導程是πm，其中m是蝸杆的軸向模量。設計值為10，中徑為80mm。計算蝸杆的螺旋角= arctan [π× 10÷ (80× π)] = 7.125()，考慮到（dào）刀具背麵與螺紋麵之間應有一（yī）定的間隙。這樣既能避免加工刀具與工件的幹涉，又能保（bǎo）證刀具的強度，使切削（xuē）平（píng）穩（wěn），精加工時刀具不振動[1-3]。

05

線切割白鋼刀蝸杆車刀的程序加工

5.1加（jiā）工程序的準備

首先你（nǐ）需要畫（huà）出圖案（àn）進行加工編程（chéng），可以直接用菲庫斯WEDM軟件（jiàn）畫出來。該軟件與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為擴（kuò）展（zhǎn）名為“的文（wén）件”。DXF”並將（jiāng）其（qí）導入FIKUS軟件進（jìn）行直接編程。對於精通CAD軟件，不熟悉FIKUS線切割軟件的工程師來說非（fēi）常方便。

5.2編程

1)雙（shuāng）擊桌麵上名（míng）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（de）編製有兩種（zhǒng）方式（shì）:一種是直接（jiē）導（dǎo）入。DXF "文件由CAD創建，單擊菜（cài）單上的"文件"選項，並選擇要導入的"。DXF "文件在導（dǎo）入；另一種是（shì）直接用（yòng）FIKUS軟（ruǎn）件繪圖。

3)進（jìn）入CAM加工界麵，可以點擊“CAM”下拉菜單中的“WEDM Shift+Ctrl+W”，或者直接按工具欄中的按鈕圖片，FIKUS軟件將進入零件切割（gē）界麵（miàn）。

4)點擊“CAM”欄下的“新路徑”圖標，然後點擊“檢查”按（àn）鈕（niǔ），出現選擇機床（chuáng）的下拉菜單界麵。在下（xià）拉菜單中選擇機床型號“CUT 200P”，然後點擊check按鈕確認機床型號選擇（zé），如圖1所示（shì）。輸入程序名稱:本（běn）例根據加工過程將程序分為粗加工程序和精加工程序。粗加工程序命名為TYDKC，精加工程序命名為TYDJ。在CAM欄中創建新零件後，程序名稱分別被修改。將粗加工程序名改為TYDKC的結果（guǒ）如圖2所示。

5)點擊“CAM”欄（lán）下的“新零件”圖標，在彈出的“新零件參數”對話（huà）框（kuàng）中，根據階梯葉片毛（máo）坯的尺寸輸入相關參數，如工件厚度H25、角度0。

6)點（diǎn）擊“零件”欄下的（de）“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，選擇刀具切削部分的輪（lún）廓線，所選輪廓線將以設定的顏色（sè）顯示。

7)點擊“零件（jiàn）”欄（lán）下的“導入路徑”圖標，選擇第一種“點對點”的（de）圖片方式，勾選“垂直於XY輪廓”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（dǎo）入路徑線會（huì）在零件切割輪廓的起點以3mm虛線示意性顯示。

8)點擊（jī）“編程”欄下的“快速（sù）向導”圖標，依次完成以下步驟的設置。①在彈出的“快速指南（nán）”主頁對話框中，根據切割銅線的直徑輸入相關參（cān）數（shù），線徑= =0.25mm該值（zhí）根據所選銅線的直徑輸入。粗加工時，設置切削次數= 1次，一刀粗切形狀（zhuàng），線切割代碼設置為AAA，根據個人習慣或相關程序文件要（yào）求設置。②點擊按（àn）鈕圖片，根據（jù）CUT200P機床的工藝參數表，在快速導軌（guǐ）第二頁(快速導（dǎo）軌界麵第二步)的對話框中輸入切削補償值0.13(粗（cū）加工後0.13mm單邊（biān）餘量（liàng）)，可根據加工（gōng）需要進（jìn）行設置。③點（diǎn）擊按鈕圖片（piàn），在彈出的快速指南第三頁對話框中輸入:邊角料長度= =0.3mm，可以根（gēn）據實際需要設置適當（dāng）的餘量。刀具輪廓為凸（tū）形，切削方式為（wéi）凸模。切割內（nèi）輪廓時，可以選擇凹模，係統會確定餘量的方向和位置。④設置好參數後，右擊按鈕，在快捷菜（cài）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，然後點擊計算（suàn）、仿真、後處理選（xuǎn）項，點擊檢查圖（tú）標確認。設（shè）置過（guò）程如（rú）圖3所示，仿真結果如圖4所示。

5.3加工程序的（de）軌跡計算和後置處理

1)完成蝸杆刀具後角的（de）錐度設定。在鼠標程序管理器中右鍵單擊TYDKC幾何體，在彈出菜單中選擇“計算（suàn）”來計算軌跡。在鼠標程（chéng）序管理器中（zhōng）右擊TYDKC幾何圖形（xíng），在彈出的菜（cài）單中選擇（zé）後處理，在彈出的後（hòu）處理對話框中輸入數控程序號TYDKC，選（xuǎn）擇後（hòu）處理器切（qiē）削X00-MILLENNIUM-。這裏的後處理器（qì）會因版本不同而（ér）不同，取決於使用的設備。

2)設置完成後，點擊“後處理”進行處理，生成機床切削的程序。粗加工蝸杆刀具的程序如下。

00001(TYDKC；E501線-)

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（shè）置:切削2和修剪1共3刀（dāo），在快速指南對應頁麵設置。精加（jiā）工編程過（guò）程和粗加工類似（sì），就（jiù）不（bú）贅述了。與加工程序匹配的線表文件和工藝文件的文件（jiàn）名應與機床上的程序設（shè）置一致。主要（yào）區別在於新零件的錐度設置(見圖（tú）5)，精加工的仿真效果如圖6所示。蝸杆銑（xǐ）刀的精（jīng）加工（gōng）程序如（rú）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（héng）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

加工時，程序（xù）通過u盤複製到機床（chuáng）上（shàng），機床自帶的軟件在機床操作係統中生成與加工（gōng）程序相匹配的工藝文件（jiàn）和線表文（wén）件。機器開機，調用程序就可以完成機器。

06

有關注意事項

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

2)精加工時，第一刀切削時會從工件上切下一層厚薄不均的金屬皮。當銅線即將切斷工件時，要特別注意。這（zhè）裏的電線很容（róng）易被夾斷。在第一次切割前編程時，設（shè）置“暫停”。當程序運行到暫停時，由於暫停餘量設置得很（hěn）小，約0.3mm，切屑基本脫離刀體。如果（guǒ）有，小心地取出廢料，然後繼續運行程（chéng）序完（wán）成加工。如果餘料沒有分離，也可以人工輕輕折疊，防止電線（xiàn）被夾斷。

3)粗加工時，由於切削量（liàng）比較大（dà），需要調（diào）整切削放電脈衝，設置為較小（xiǎo）的值。

另外，由於粗加工和（hé）精加工時工（gōng）件的裝夾位置不（bú）變，粗加工和精加工的編程基準相同，粗加工前（qián）找邊對刀後精加工時可以直接調（diào）用精加（jiā）工程序，不需要額外對刀，既能（néng）保（bǎo）證精度，又能提（tí）高效率。

07

結束語

線切割設備精度高，應用一（yī）定的加工技巧（qiǎo）後，加工（gōng）效率可以進一步（bù）提高（gāo）。按此方案製備的蝸杆刀具，隻需對刀具的後角和前角稍（shāo）加打磨即可用於生產，是一種相對高效、經濟的工藝（yì）方法。本文以這種蝸杆（gǎn）刀具的線切割（gē）加工過（guò）程為例，簡（jiǎn）要介紹了FIKUS軟件和Agie Charmilles線切割機床的操作和應用，希望能為同行提供一些參考。