1.4 数控加工中常遇到的问题及解决方法

在数控编程中，常遇到的问题有撞刀、弹刀、过切、漏加工、多余的加工、空刀过多、提刀过多和刀路凌乱等问题，这也是编程初学者急需解决的重要问题。

1.4.1 撞刀

撞刀是指刀具的切削量过大，除了切削刃外刀杆也撞到了工件。造成撞刀的原因主要是安全高度设置不合理或根本没设置安全高度、选择的加工方式不当、刀具使用不当和二次开粗时余量的设置比第一次开粗设置的余量小等。

下面以图表的方式讲述撞刀的原因及其解决的方法，见表1-4。

除了上述原因会产生撞刀外，修剪刀路有时也会产生撞刀，故尽量不要修剪刀路。撞刀产生最直接的后果就是损坏刀具和工件，更严重的可能会损害机床主轴。

1.4.2 弹刀

弹刀是指刀具因受力过大而产生幅度相对较大的振动。弹刀造成的危害就是造成工件过切和损坏刀具，当刀径小且刀杆过长或受力过大都会产生弹刀的现象。

下面以图表的方式讲述弹刀的原因及其解决的方法，见表1-5。

1.4.3 过切

过切是指刀具把不能切削的部位也切削了，使工件受到了损坏。造成工件过切的原因有多种，主要有机床精度不高、撞刀、弹刀、编程时选择小的刀具但实际加工时误用大的刀具等。另外，如果操机师傅对刀不准确，也可能会造成过切。

如图1-7所示是由于安全高度设置不当而造成的过切。

1.4.4 欠加工

欠加工是指模具中存在一些刀具能加工到的地方却没有加工，其中平面中的转角处是最容易漏加工的，如图1-8所示。

类似于图1-9所示的模型，为了提高加工效率，一般会使用较大的平底刀或圆鼻刀进行光平面，当转角半径小于刀具半径时，则转角处就会留下余量，如图1-9所示。为了清除转角处的余量，应使用球刀在转角处补加刀路，如图1-10所示。

1.4.5 多余的加工

多余的加工是指对于刀具加工不到的地方或电火花加工的部位进行加工，多余的加工多发生在精加工或半精加工。

有些模具的重要部位或者普通数控加工不能加工的部位则需要进行电火花加工，所以在开粗或半精加工完成后，这些部位就无须再使用刀具进行精加工了，否则就是浪费时间。如图1-11和图1-11所示的模具部位就无须进行精加工了。

另外，模具中一些非重要部位在不影响装配的情况下，也可以不进行精加工。

1.4.6 空刀过多

空刀是指刀具在加工时没有切削到工件，当空刀过多时则浪费时间。产生空刀的原因多是加工方式选择不当、加工参数设置不当、已加工的部位所剩的余量不明确和大面积进行加工，其中选择大面积的范围进行半精加工或精加工最容易产生空刀。

为避免产生过多的空刀，在编程前应详细分析加工模型，确定多个加工区域。编程总脉络是开粗用偏置区域清除模型的策略，精加工平面用偏置平坦面精加工的策略，陡峭的区域用等高精加工策略，平缓区域用平行精加工策略。

如图1-12（a）所示的加工，在加工顶平面时在孔中间产生大量的空刀；如图1-12（b）所示的刀路，在精加工两边侧面时，中间的平缓面也产生了大量的刀轨，而这些刀轨加工平缓面的效果并不好，需要增加专门的刀路来加工，所以也被视为无用的空刀，浪费加工时间。

1.4.7 残料（加工余量）的计算和测量

残料的计算对于编程非常重要，因为只有清楚地知道工件上任何部位剩余的残料，才能确定下一工序使用的刀具及何种加工方式。

把刀具看做是圆柱体，则刀具在直角上留下的余量可以根据勾股定理进行计算，如图1-13所示。

如果并非直角，而是有圆弧过渡的内转角时，其余量同样需要使用勾股定理进行计算，如图1-14所示。

如图1-15所示的模型，其转角半径为5mm，如果使用d30r5的飞刀进行开粗，则转角处的残余量约为4mm；当使用d12r0.4的飞刀进行等高清角时，则转角处的余量约为0.4mm；当使用 d10 或比 d10小的刀具进行加工时，则转角处的余量为设置的余量，当设置的余量为“0”时，则可以完全清除转角上的余量。

另外，初学者或编程经验不足的人应特别注意模具或工件中沟状和管状特征的加工，如果残余量估算不准确，极容易使精加工吃大量过大，轻则加工效果不理想，重则损坏刀具或造成过切。

如图1-17所示的一个沟状加工，其底部圆弧半径为15，如使用D8的平底刀进行二次粗加工，其底部残留的最大余量是多少呢？下面简单介绍两种常用的方法。

1.画图法

在CAD软件中绘制如图1-18（a）所示的草图，然后标注如图1-18（b）所示的尺寸，即可得出使用D8平底刀加工R15的圆弧沟状时，其底部残留的最大余量约0.66mm，所以，此时还不能直接进行底部区域的精加工。

2.刀路测量法

当使用D8的刀具编程并生成刀路后，可直接在Power MILL 10.0软件中使用〖测量器〗命令测量余量高度，如图1-19所示。