加工中心中球面加工的刀具路径优化-《中小企业管理与科技·上旬刊》(2015年8期).docx

龙源版权所有 加工中心中球面加工的刀具路径优化作者：熊福意 牛晓莉来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2015年第08期 摘 要：随着我国的工业化进程的不断推进，我国的制造业有了突飞猛进的发展，特别在机械模具方面更如雨后春笋。为此对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对产品不仅提出了精度和效率的要求，而且也对机床提出了通用性和灵活性的要求。零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中的控制点是刀具中心，因此在数控加工前数控系统必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。如此一来数控机床实际加工轮廓和理想轮廓就有很大的出入，因此我们必须对实际刀具路径作出分析提出具体优化方案。实际加工中刀具轨迹的合理安排占据着重要地位，因为刀具路径的合理性直接关系到工件的精度、表面质量及性能。 关键词：球面加工；刀具路径；宏程序；螺旋插补 0 引言 在实际生产加工中曲面的加工编程往往有自动编程和宏程序手工编程两种形式。自动编程常常借助于CAD/CAM软件，由于CAD/CAM软件构造曲面的底层数学模型所限，也由于CAD/CAM软件对曲面生成刀具轨迹的逼近原理所限，在执行事实上真正的整圆或圆弧轨迹时，软件无法智能地判断，生成的程序并不是G02/GO3指令，而是G01逐点逼近形成的圆。如此一来不但生成的程序指令占据庞大的空间使得机床反应迟钝，更重要的是由于直线逼近原理会使在造型期间的计算误差在加工过程中被放大进而影响工件精度及表面质量。本文以典型外球面的曲面手工编程加工为例详细进行了加工分析，并以实践方式得以论证。通过详细实践操作、详细分析最终得出加工路径的合理性对实际加工工件的性能及质量的影响，重要的是加工分析思路，由此可以更大程度影响以后实际加工，并且对于数控教学也有很大的指导意义。 1 外球面加工基本知识 1.1 球面加工常用刀具的选择 粗加工可以使用键槽銑刀或立铣刀，也可以使用球头铣刀。精加工应使用球头铣刀。 图1-1 1.2 球面加工的走刀路线 一般使用一系列水平面截球面所形成的同心圆来完成走刀。在进刀控制上有从上向下进刀和从下向上进刀两种，一般应使用从下向上进刀来完成加工，此时主要利用铣刀侧刃切削，表面质量较好，端刃磨损较小，同时切削力将刀具向欠切方向推，有利于控制加工尺寸。 1.3 进刀控制算法 1.3.1 进刀点的算法 图1-2 ①先根据允许的加工误差和表面粗糙度，确定合理的Z向进刀量，再根据给定加工深度Z，计算加工圆的半径，即：r=sqrt[R2-z2]。此算法走刀次数较多。 ②先根据允许的加工误差和表面粗糙度，确定两相邻进刀点相对球心的角度增量，再根据角度计算进刀点的r和Z值，即Z=R*sinθ，r=R*cosθ。 1.3.2 进刀轨迹的处理 ①对立铣刀加工，曲面加工是刀尖完成的，当刀尖沿圆弧运动时，其刀具中心运动轨迹也是一行径的圆弧，只是位置相差一个刀具半径。 ②对球头刀加工，曲面加工是球刃完成的，其刀具中心是球面的同心球面，半径相差一个刀具半径。 2 加工方案提出及分析 2.1 方案提出 2.1.1 逐层加工法 逐层加工法就是应用宏程序设置循环驱动铣刀，在同一平面用GO2/GO3铣削圆台时Z向保持不变，待X、Y向铣削完成后X、Y向运动停止后，铣刀再沿着Z轴向上或向下进行插补，待到达指定值后再进行第二次循环，直到整个循环过程完成。 2.1.2 螺旋插补加工法 螺旋加工法是指整个铣削过程从下刀开始到终点铣刀沿某一条特定的螺旋线上升或下降进行插补。整个插补过程Z轴的移动是伴随着X、Y的移动而逐步变化的。 2.2 方案论证与实施 2.2.1 逐层加工法的分析 图2-1 图2-2 图2-3 整个加工过程中的刀具路径是···试读结束