摘要：

     文章主要以轮廓斜角为研究对象，探究成形铣刀、宏程序结合可编程参数指令G10和UG自动编程三种方式加工轮廓斜角的方法，通过三种方法的研究和分析，让我们对轮廓斜角加工得以全面充分认识，在实际生产中，合理应用倒斜角方法，更大程度地提高加工生产效率。
  
  

     1 引 言

     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、美观；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。加工倒角的方法常见有3种，一是成形铣刀（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。每种加工方法都有其适应性和特点，文章主要以倒斜角为研究对象，探究三种加工方法倒斜角的特点，以便我们对倒斜角加工做到充分认识，合理选择应用，为实际生产起到必要的指导作用。

     2  成形铣刀倒角

     2.1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。

     2.2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）

    2.3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）

     3 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。

     4 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，由于篇幅有限后处理程序省略。

     5 结语

     文章主要讨论三种方法（成形铣刀、宏程序和CAM自动编程）加工轮廓斜角，并举实例加以说明，此三种方法各有千秋，读者可根据实际需要和个人习惯选择使用，为实际生产提供更有效的加工方法。