基于圓柱面與凸臺(tái)相貫特征的參數(shù)編程方法

鄧集松 宋權(quán)明

(中國空空導(dǎo)彈研究院，河南洛陽 471009)

在實(shí)際數(shù)控銑削加工中經(jīng)常遇到需要加工圓柱面與凸臺(tái)相貫的圓弧面、圓臺(tái)等凸臺(tái)特征，對于該類特征采用計(jì)算機(jī)編程，加工效率不高，難以控制加工精度，程序的通用性差。而在圓弧與圓臺(tái)的相交處的相貫線是一非標(biāo)準(zhǔn)的曲線形狀，要加工出曲線的形狀，就得計(jì)算出這些相貫線的數(shù)據(jù)點(diǎn)位與實(shí)際加工刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。若采用手工計(jì)算比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生過切。所以，如何合理對該結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行參數(shù)編程有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

1 典型零件參數(shù)編程概述

下面是以一種典型殼體零件為例，如圖1所示，對圓柱面與凸臺(tái)相貫特征的參數(shù)編程進(jìn)行闡述。此殼體零件為，零件的外形是在一大圓弧型面上加工一圓形臺(tái)階，現(xiàn)需加工圓弧面、凸臺(tái)及相貫特征。為了保證零件的加工精度，簡化編程，提高加工效率，采用分割特征要素進(jìn)行參數(shù)編程的方法，即分大弧面A、B區(qū)域、大弧面C、D區(qū)域、圓臺(tái)EF和HG段清根程序編制。

2 參數(shù)編程的精度計(jì)算

規(guī)則曲線和曲面的加工主要采用直線和圓弧逼近完成曲線和曲面的加工，逼近直線或軌跡與軌跡之間長度和間距的大小，取決于曲線或曲面輪廓度和表面粗糙度的大小。線形曲線和曲面由間距步長控制刀具的軌跡;圓形曲線和曲面一般由角度增量控制刀具的軌跡。所以只需把角度增量值適當(dāng)減小，留合適的余量，以保證尺寸精度和表面粗糙度。

殼體零件采用帶B軸旋轉(zhuǎn)的四軸臥式加工中心進(jìn)行加工。由于在相等角度間隔時(shí)，平頭立銑刀比球頭銑刀殘留量小，圓臺(tái)根部要求清角，所以選擇平頭立銑刀用于弧面和圓臺(tái)的加工，在這里選用φ8 mm平頭立銑刀用于大弧面粗加工(Y、B兩軸聯(lián)動(dòng));選用φ4 mm平頭立銑刀用于大弧面精加工(Y、B兩軸聯(lián)動(dòng));選用φ4 mm平頭立銑刀用于圓臺(tái)清根(X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng))，刀具直徑越小誤差也越小，但考慮加工效率及最小切削速度的原因選用φ4 mm刀具。

使用立銑刀加工某圓弧面輪廓時(shí)的角度增量計(jì)算如圖2所示。在直角三角形OAB中:CO=R(輪廓半徑);DO=R+b(輪廓半徑+殘留量)。所以:角度增量a=2×Acos(CO/DO)=2×Acos(R/(R+b))。該零件要求表面粗糙度3.2 μm，即b=0.003 2 mm。由a=2×Acos(R/(R+b))，R=80.4 mm，計(jì)算得角度增量a=1°。

3 殼體加工參數(shù)化程序編制

3.1 大弧面加工程序編制

圓弧面的加工，是通過B軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度值，Y和B的兩軸聯(lián)動(dòng)加工出圓弧的型面。轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)B軸角度值，加工至下一個(gè)Y值點(diǎn)，如此重復(fù)加工步驟直至角度終止值。

(1)加工圖1A區(qū)域弧面，從右到左走刀，如圖3所示，編制的程序如下:

加工圖1B區(qū)域的程序與A區(qū)域相似，在這里不再闡述。

(2)加工圖1C區(qū)域弧面，從右到左走刀，如圖4所示，編制的程序如下:

#7=0、#8=0時(shí)即可實(shí)現(xiàn)精加工。

加工圖1D區(qū)域的程序與C區(qū)域相似，在這里不再闡述。

3.2 圓臺(tái)清根加工程序編制

要對圓弧與圓臺(tái)的相接處進(jìn)行清根，即是加工圓弧與臺(tái)階的相貫線時(shí)，須采用三軸聯(lián)動(dòng)的加工方式進(jìn)行，即X與Y在插補(bǔ)外形時(shí)，Z軸同時(shí)向下進(jìn)一深度值(通過這些點(diǎn)的連續(xù)加工形成一曲線)，這些點(diǎn)的計(jì)算可通過三角函數(shù)的運(yùn)算得到，如圖5所示。編制圖1EF段清根的程序如下:

#5=0、#6=0即可實(shí)現(xiàn)精加工。

圖1GH段清根程序與EF段相似，在這里不再闡述。

4 結(jié)語

在實(shí)際的加工生產(chǎn)中，類似零件的圓柱面與凸臺(tái)相貫特征加工，在此程序中只需改變其刀具半徑的大小，相貫圓弧、圓臺(tái)的半徑以及余量大小等參數(shù)的賦值，就可以實(shí)現(xiàn)相似結(jié)構(gòu)不同零件的加工。這樣不僅能簡化編程，提高編程效率，而且編制的程序適合采用不同大小刀具的粗、精加工，從而提高程序通用性，更符合實(shí)際加工的需要。采用分割特征要素進(jìn)行參數(shù)編程的方法，有利于保證零件的加工精度，為相似零件編程提供了借鑒。

［1］陳志雄.數(shù)控機(jī)床與數(shù)控編程技術(shù)［M］.2版.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［2］楊鋼.數(shù)控銑及加工中心編程［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社，2007.