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〇引言

在實(shí)際生產(chǎn)加工中曲面的加工編程往往有自動(dòng)編程和宏程序手工編程兩種形式。自動(dòng)編程常常借助于CAD/CAM軟件，由于 CAD/CAM軟件構(gòu)造曲面的底層數(shù)學(xué)模型所限，也由于CAD/CAM軟件對(duì)曲面生成刀具軌跡的逼近原理所限，在執(zhí)行事實(shí)上真正的整圓或圓弧軌跡時(shí)，軟件無法智能地判斷，生成的程序并不是G02/GO3 指令，而是G01逐點(diǎn)逼近形成的圓。如此一來不但生成的程序指令占據(jù)龐大的空間使得機(jī)床反應(yīng)遲鈍，更重要的是由于直線逼近原理會(huì)使在造型期間的計(jì)算誤差在加工過程中被放大進(jìn)而影響工件精度及表面質(zhì)量。本文以典型外球面的曲面手工編程加工為例詳細(xì)進(jìn) 行了加工分析，并以實(shí)踐方式得以論證。通過詳細(xì)實(shí)踐操作、詳細(xì)分析最終得出加工路徑的合理性對(duì)實(shí)際加工工件的性能及質(zhì)量的影響，重要的是加工分析思路，由此可以更大程度影響以后實(shí)際加工，并且對(duì)于數(shù)控教學(xué)也有很大的指導(dǎo)意義。

1外球面加工基本知識(shí)

1.1球面加工常用刀具的選擇

粗加工可以使用鍵槽銑刀或立銑刀，也可以使用球頭銑刀。精加工應(yīng)使用球頭銑刀。

1.2 球面加工的走刀路線

_般使用一系列水平面截球面所形成的同心圓來完成走刀。在進(jìn)刀控制上有從上向下進(jìn)刀和從下向上進(jìn)刀兩種，一般應(yīng)使用從下向上進(jìn)刀來完成加工，此時(shí)主要利用銑刀側(cè)刃切削，表面質(zhì)量較好，端刃磨損較小，同時(shí)切削力將刀具向欠切方向推，有利于控制加工尺寸。

1.3 進(jìn)刀控制算法 1.3.1進(jìn)刀點(diǎn)的算法

① 先根據(jù)允許的加工誤差和表面粗糙度，確定合理的Z向進(jìn)刀量，再根據(jù)給定加工深度Z,計(jì)算加工圓的半徑，即：r=sqrt[R2-z2]。此算法走刀次數(shù)較多。

② 先根據(jù)允許的加工誤差和表面粗糙度，確定兩相鄰進(jìn)刀點(diǎn)相對(duì)球心的角度增量，再根據(jù)角度計(jì)算進(jìn)刀點(diǎn)的r和Z值，即Z = R*sin0，r=R*cos0。

1.3.2進(jìn)刀軌跡的處理

① 對(duì)立銑刀加工，曲面加工是刀尖完成的，當(dāng)?shù)都庋貓A弧運(yùn)動(dòng) 時(shí)，其刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡也是_行徑的圓弧，只是位置相差一個(gè)刀具半徑。

② 對(duì)球頭刀加工，曲面加工是球刃完成的，其刀具中心是球面的同心球面，半徑相差一個(gè)刀具半徑。

2加工方案提出及分析

2.1方案提出

2.1.1 逐層加工法

逐層加工法就是應(yīng)用宏程序設(shè)置循環(huán)驅(qū)動(dòng)銑刀，在同_平面用 GO2/GO3銑削圓臺(tái)時(shí)Z向保持不變，待X、Y向銑削完成后X、Y向運(yùn)動(dòng)停止后，銑刀再沿著Z軸向上或向下進(jìn)行插補(bǔ)，待到達(dá)指定值后再進(jìn)行第二次循環(huán)，直到整個(gè)循環(huán)過程完成。

2.1.2 螺旋插補(bǔ)加工法

螺旋加工法是指整個(gè)銑削過程從下刀開始到終點(diǎn)銑刀沿某一條特定的螺旋線上升或下降進(jìn)行插補(bǔ)。整個(gè)插補(bǔ)過程Z軸的移動(dòng)是伴隨著X、Y的移動(dòng)而逐步變化的。

2.2方案論證與實(shí)施 2.2.1 逐層加工法的分析

整個(gè)加工過程中的刀具路徑是這樣子的：銑刀在程序的控制下首先以GO1的方式運(yùn)行到預(yù)想圓的加工起始點(diǎn)，稍作停留，然后再按GO2/GO3的插補(bǔ)方式進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，待整圓加工完成后Z軸以 GO1方式向上或向下運(yùn)動(dòng)，到指定之后X、Y軸再按GO1方式運(yùn)動(dòng)，重復(fù)以上步驟直到加工結(jié)束。

在整個(gè)加工過程中Z軸的運(yùn)動(dòng)總是獨(dú)立的、不連貫的，在加工完一層后由于Z軸的遲鈍反應(yīng)及突然加速，機(jī)床會(huì)發(fā)生顫抖”，而由此產(chǎn)生的后果往往是致命的，輕的會(huì)影響工件精度或表面質(zhì)量，而重者則會(huì)折斷刀具。圖2-1就是逐層加工后的效果仿真放大圖。實(shí)際加工中由于Z和X/Y軸的突然運(yùn)動(dòng)對(duì)工件的精度及表面質(zhì)量是顯而易見的。

分析上圖所示質(zhì)量問題，造成這樣的后果主要是由于加工中心的X、Y、Z三軸的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)造成的，為了克服圖2-1中的質(zhì)量問題我們采取了常用的圓弧切入圓弧切出地方法進(jìn)行加工。即圖2-2 所示的加工方法。

在采取了圓弧切入圓弧切出方法后表面質(zhì)量有了明顯改觀，特別是由于X/Y軸的移動(dòng)造成的過切現(xiàn)象得到了徹底改善，實(shí)際放大模擬效果如圖2-3。但是從下圖中可以明顯看出由于X、Y、Z三軸的不協(xié)調(diào)造成的臺(tái)階現(xiàn)象還是沒有絲毫改變。

2.2.2螺旋插補(bǔ)法分析

為了徹底解決以上的現(xiàn)實(shí)問題，我們又提出了螺旋插補(bǔ)的加工方法，如圖2-4加工示意圖所示，銑刀從球體的下端開始沿著一條螺旋線緩緩上升，在上升的過程中機(jī)床的三個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)，相互協(xié)調(diào)完美結(jié)合。

3結(jié)論

生產(chǎn)實(shí)踐表明靈活安排加工工序，合理設(shè)置刀具加工路徑，在數(shù)控加工中有著重要的意義。它給我們的編程和加工帶來很大的方便，能大大地提高工件精度、表面質(zhì)量以及工作效率。？

本文通過一個(gè)簡(jiǎn)單的加工實(shí)例揭示了機(jī)械加工領(lǐng)域發(fā)展前進(jìn) 的過程，發(fā)現(xiàn)在機(jī)械加工領(lǐng)域里學(xué)習(xí)和創(chuàng)新是永無止境的，只要善于鉆研刻苦努力技術(shù)水平和學(xué)術(shù)理論定能攀上新的臺(tái)階。在以后的工作中我將秉承精益求精的思想，遇見問題要多思考多和別人多探討，爭(zhēng)取找到最佳解決方案。筆者衷心希望，我國(guó)科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識(shí)經(jīng)濟(jì)帶來的難得機(jī)遇，迎接競(jìng)爭(zhēng)全球化帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為在21世紀(jì)使我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭而共同努力奮斗！

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標(biāo)簽：加工中心球面加工刀具路徑

分類：加工中心

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