云南數(shù)控車床?、數(shù)控車床加工車刀圓弧加工的問題

云南數(shù)控車床加工、數(shù)控車床車刀圓弧加工的問題

1、云南數(shù)控車床車刀圓弧加工問題的提出

圓弧的車削通常是采用手工憑經(jīng)驗進行車削的方法來完成，普通車床的車削加工中?；蛘哂枚ㄐ蛙嚨哆M行車削。前者很難保證力口工精度;后者對刀具的要求比較高，主要是刀具的形狀需要與工件的形狀完全吻合。對于小批量多規(guī)格的生產(chǎn)，刀具的制造利息高。

對于軸類零件的圓弧形輪廓，隨著數(shù)控技術的快速發(fā)展。人們采用云南數(shù)控車床對其進行加工，而使用的刀具為普通外圓車刀，取得了一定的效果。用這種加工方法加工的圓弧形外廓的走刀軌跡很準確，但其加工的型面位置受到一些限制，加工的型面只能是第二象限的型面車床只能夠加工第一、二象限的圓弧型面)如果是跨象限的型面就有可能在第一象限內受到刀具后角的干涉而產(chǎn)生廢品。

通過分析，因此。采用了數(shù)控車床上用圓弧車刀對圓弧形外廓進行加工，圓弧車刀加工的工件雖然很漂亮但依然存在千涉問題。本文試圖用編程的方法解決圓弧車刀的干涉問題。

2、車刀的走刀軌跡分析

圓弧的輪廓類似于所要求的圓弧，加工后的零件憑肉眼看。外觀很好。但是用卡尺丈量不難發(fā)現(xiàn)，加工進去的圓弧并滿意足圖紙的設ito求，圓弧的起點與終點的距離沿Z軸方向總是變大。分析尺寸變大的原因，發(fā)現(xiàn)圓弧刀具與實際工件圓弧面發(fā)生了千涉，從而影響了零件的精度和質量。為此，將圓弧車刀換成尖刀來加工圓弧，基本能夠達到設計要求。精度、刀具強度等各方面條件許可的情況下，確實有一些圓弧面完全可以用尖刀刀具來完成。但是這種情況是有限制條件的除了外表粗糙度等各方面的限制，還有尖刀刀具角度的限制等。

終點為B點，最高點為C點。云南數(shù)控車床尖刀刀具的刀位點是依照圓弧ACB走刀的取圓弧ACB中的任意點D來分析。當尖刀的刀位點在D點接觸圓弧時，連結OD經(jīng)過D點作圓弧ACB切線L2再作Z軸的垂直線L3,假設起點為A點。L2與L3形成一夾角a圓弧各點的斜率都不相同，從AC切線L2斜率逐漸減小，而這些切線與L3夾角卻逐漸增大，即a逐漸增大。

定義尖刀的刀背與Z軸的垂直線所成的夾角為b刀具裝夾完畢后,尖刀刀具有一定的角度。P值就固定不變了a與b就決定著刀具與圓弧面是否發(fā)生干涉。從圖6中很容易得出:當a>b時，刀具與圓弧面不發(fā)生干涉;當a<b時，刀具與圓弧面就發(fā)生干涉。b固定的而a變化的所以，只要找出a最小值與b進行比擬，就能判斷在整個加工過程中是否發(fā)生干涉。通過圖6發(fā)現(xiàn)，起始點A時a最小。A點在OC上的投影為E連結AE根據(jù)對頂角與直角的性質，可得出a=a當E點與O點逐漸接近，甚至重合時，a越來越小，最小時為0而刀尖角度b不可能為0故用尖刀刀具加工圓弧時，圓弧的弧度受到一定的限制。簡單地說，一些圓弧用尖刀加工肯定發(fā)生干涉(圓弧CB與圓弧AC對稱，如不對稱，只要同樣分析計算即可)用圓弧刀具加工圓弧面時采用本文的編程方法就不存在上述的限制條件，具體分析如下:

R-r為半徑作一圓弧，假設所加工的圓弧半徑為R圓弧刀具半徑為r因為刀位點(這里指刀具的頂點)總是刀具圓弧中心軌跡的垂直方向上增大一個r故在0點的垂直方向上取一點0且00距離為r以0為圓心。假設此圓弧就是刀位點的走刀軌跡?？梢宰C明，云南數(shù)控車床刀位點按此圓弧走刀后，切削進去的零件輪廓就是半徑為R圓弧型面。證明如下：

取刀位點軌跡上的任意一點D對應的刀具圓弧中心點為E

∵DE00均為垂直于Z軸的直線∴DE//00

又DE=00=r∴四邊形0ED0為平行四邊形

∴D0//E0

D0=E0〔平行四邊形對應邊平行且相等)

∴DO=EO=R-r

故我假設的圓弧完全正確

弧ACB與弧AB所對應的中心角完全相同，所以。半徑分別為R和R-r弧ACB就是所需要加工的圓弧型面。

3、起點與終點的確定

終點在B點，刀具圓心起始點在A點。故刀具的刀位點的起始點、終點分別為MN只要計算出它分別與AB位置關系以及O點的坐標就可以編程了:

sin∠A0P=A P/A 0=|Xa-X0|/RXaX0為A點和0點的X軸坐標)

AQ=A 0sin∠AOP=R-rsin∠AOP=R-r|Xa-X0|/R

X0=X0A Q=X0R-r|Xa-X0|/R

Xm=Xa-r=X0R-r[|Xa-X0|/R]-r

co∠A0P=0P/A 0=|Za-Z0|/RZaZ0為A點和0點的Z軸坐標)

PQ=A A co∠AOP=|Za-Z0|/R

由此M點的Z軸坐標可以通過A點的坐標與PQ值計算得到同理可計算出N點的坐標值。

就可以編寫數(shù)控加工順序。零件為例，根據(jù)以上的計算結果。重新計算。選取圓弧刀具半徑為=3根據(jù)半徑R=15及跨距為18可得Xa=44

∴Xm=18.8ZZm=-17.8Xn=18.8Zn=-32.2

順序如下：N100M06T0202;02號刀具為所選圓弧刀具

N110GOOG90X21Z-17.8M03;快速進給到指定位置

N120GO1X18.8Z-17.8F100;徑向進給圓弧起始點

N130G02X18.8Z-32.2R12;加工圓弧

N140GO1X21Z-32.2;徑向退刀

經(jīng)過嚴格的檢驗.完全符合設計尺寸要求。經(jīng)過云南數(shù)控車床多次反復加工試驗，零件刀口工完畢后。所有產(chǎn)品的圓弧都滿足要求。

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