數(shù)控車床加工大圓弧的方法探究

摘 要：數(shù)控車床是機(jī)械加工中必不可少的設(shè)備，在復(fù)雜形狀與型面加工方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特征，體現(xiàn)為：加工精準(zhǔn)、速度快等，使其被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械型面的加工中，它能夠自行加工曲面平面或立體圖形，尤其在一些特殊形狀，例如：圓弧型面方面，數(shù)控車床的工作效率以及效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過普通的加工設(shè)備，但是，選擇數(shù)控車床進(jìn)行加工，需要注意的是要優(yōu)選加工刀具，輔以科學(xué)的加工工藝，只有這樣才能加工出符合規(guī)格的型面，發(fā)揮數(shù)控車床的作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；大圓弧；加工方法；探究

與普通的車床不同，數(shù)控車床在機(jī)件加工方面更具適應(yīng)性、精度更加準(zhǔn)確、效率更高，對(duì)于一些加工難度相對(duì)較大的型面，例如：回環(huán)的弧面、多圓形曲面等等，表現(xiàn)出良好的適應(yīng)功能，解決普通車車床無法解決的問題。隨著現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，也加劇了對(duì)復(fù)雜型面工件的需求，這足以體現(xiàn)出數(shù)控車床的特殊作用。圓弧型面，作為一種復(fù)雜型面，對(duì)于加工的精準(zhǔn)度、加工程序的要求也更高，在借助數(shù)控車床設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)選擇加工刀具以及加工工藝，并進(jìn)行正確的數(shù)控程序編寫，才能打造出精準(zhǔn)、合格的大圓弧型面。

1 優(yōu)選加工刀具，打造標(biāo)準(zhǔn)大圓弧

1.1 不同類型刀具的選擇

數(shù)控車床在加工過程中要用到兩種的刀具，分別是：尖形刀和圓弧車刀。它們都具有較為鋒利的切削能力，同時(shí)有較高的精度與剛度。然而，對(duì)于圓弧型面的加工則以選擇尖形刀為最佳，但是，需要注意的是使用過程中要對(duì)其強(qiáng)度、主角、副偏角尺寸的控制，防止由于產(chǎn)生不良干涉所帶來的工件精度等問題；對(duì)應(yīng)的圓弧形車刀在車削方面要更占優(yōu)勢(shì)，然而要注意的問題是，要確保其刀刃為圓弧狀，而且呈現(xiàn)為線性輪廓、其圓度良好。

1.2 積極控制刀具刀尖圓弧大小對(duì)加工的影響

通過對(duì)尖形刀具的刀尖進(jìn)行加工打磨，使其成為具有標(biāo)準(zhǔn)長度的圓弧過度刃，能夠確保其強(qiáng)度，也能夠確保加工質(zhì)量，然而，其中的圓弧半徑則不一定能同加工中工件表面形狀相吻合，所以，有可能會(huì)影響工件的精度，而且工件的表面形狀都有所差異，對(duì)于大圓弧的加工，則需要在刀尖圓弧半徑以及圓度方面進(jìn)行控制，為了減少不必要的麻煩，可以盡量選擇尺寸較小的刀尖圓弧半徑。

1.3 刀尖中間高誤差對(duì)車削加工的影響

一般來說，工件加工的質(zhì)量會(huì)受到車刀中間高誤差的影響，所以就要就、盡量控制其高度誤差，主要的方法有：所選擇的車刀要達(dá)到合格指標(biāo)。

2 優(yōu)選加工工藝，提高大圓弧型面加工質(zhì)量

2.1 車錐法

先車圓錐，將額外的余量切除，要用好最后一刀，使其順著圓弧的形狀來切割，使圓弧初具雛形。

2.2 圓弧層次切削法

第一，將圓弧的始末范圍固定不動(dòng)，僅改變其半徑，使大的凸出圓弧呈現(xiàn)在被加工工件上，對(duì)于這種凸圓弧的加工，可以選擇兩點(diǎn)固定的方法，這兩點(diǎn)分別為起點(diǎn)、末點(diǎn)，然后連接這兩點(diǎn)畫出圓弧（如圖1KJ段），此時(shí)，通過調(diào)節(jié)半徑的大小來決定圓弧曲面的尺寸，通常來說，二者成反關(guān)系，然而需要明確的是圓弧半徑要在圓弧弦長的二分之一以上。

第二，在維持半徑初始大小的條件下，對(duì)圓弧的起末點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，在工件上加工出凹陷的圓弧，如：左圖AB段。在以上工作做完之后，為了能夠提高工件加工的精度，全面維護(hù)工件質(zhì)量，就需要對(duì)車刀的吃刀量進(jìn)行科學(xué)調(diào)配，將圓弧劃分為同樣的半徑長度來進(jìn)行逐層切削。

第三，調(diào)整圓弧的起點(diǎn)、末點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的半徑也隨著發(fā)生改變。

從工件的右側(cè)入手，加工出半圓形，其中刀具運(yùn)行路線的半徑要與上一次走刀半徑R與Z方向變化量之差。

2.3數(shù)控車床大圓弧加工時(shí)程序的編寫

所編出的程序會(huì)因不同人不同的加工方法而有所差異，但是最重要的是要確保工件加工的精準(zhǔn)，為了確保程序的科學(xué)、準(zhǔn)確，事先所選的加工方法則非常關(guān)鍵。

2.3.1 參照所加工工件的形狀，數(shù)據(jù)化處理：（1）尺寸轉(zhuǎn)換、計(jì)算。分析圖樣上的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算將其轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)軸上，在利用相關(guān)的幾何知識(shí)原理來探究輪廓加工的各項(xiàng)指標(biāo)，這樣才能對(duì)圖樣進(jìn)行清晰化處理，明確各個(gè)尺寸大小。（2）尺寸鏈解算。要明確一些關(guān)鍵方位尺寸的科學(xué)變化范圍。（3）計(jì)算基點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)。其中節(jié)點(diǎn)通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；基點(diǎn)的計(jì)算則要緊緊圍繞各刀具運(yùn)行線路的始末點(diǎn)在坐標(biāo)軸上的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)數(shù)，以及圓弧運(yùn)動(dòng)線路的圓心坐標(biāo)值。

2.3.2 科學(xué)明確走刀加工的運(yùn)行軌跡。這一程序是整個(gè)編程的重中之重。精加工需要對(duì)其走刀路線進(jìn)行精細(xì)化思考，具體來說應(yīng)該同圓弧軌跡一致，這是圓弧軌跡就是所加工工件的輪廓。其中的加工線路則是刀具從詳細(xì)的方法體現(xiàn)為：（1）階梯法。具體的切削方法如下圖，車床的大部分切削任務(wù)都要本著1-5的次序逐層地進(jìn)行，要確保每一層切削后保留同等余量。（2）雙向法。結(jié)合數(shù)控機(jī)床的特征，從軸向與徑向雙向法出發(fā)依次進(jìn)行。如圖3：

圖2 圖3

2.3.3 對(duì)大圓弧進(jìn)行加工時(shí)，科學(xué)利用G命令能夠很好地控制程序段。加工過程中所形成的各個(gè)程序成為程序段，其意義在于根據(jù)單個(gè)的數(shù)學(xué)理論來對(duì)應(yīng)編寫出程序，力爭(zhēng)通過最少的程序段就能夠達(dá)到科學(xué)加工的目的，最主要是要確保編程效率，控制差錯(cuò)率，提高程序編寫質(zhì)量。但是要注意的是，在控制程序段數(shù)量的同時(shí)，也要確保走刀路線最短，這樣做主要是由于數(shù)控車床設(shè)備一般都能夠進(jìn)行直線計(jì)算以及圓弧插補(bǔ)運(yùn)算。

3 結(jié)束語

大圓弧加工是數(shù)控車床加工中相對(duì)復(fù)雜的加工，其加工需要正確選擇刀削工具，利用科學(xué)的加工工藝，并對(duì)應(yīng)編寫出科學(xué)的程序，在現(xiàn)實(shí)的加工中，因?yàn)閳A弧較大，難免具有較大的困難，一旦沒有按照科學(xué)的程序進(jìn)行，就可能影響加工效率，工件的精準(zhǔn)程度也可能受到影響，所以，為了避免這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，就要顧及多方面的因素，優(yōu)選恰當(dāng)?shù)能嚨丁⒗谜_的加工工藝，全面提高加工效率，控制誤差的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]顧京數(shù).控機(jī)床加工程序編制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]趙堂春.數(shù)控機(jī)床加工工藝與編程基礎(chǔ)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2008.

[3]田萍數(shù).控機(jī)床加工工藝及設(shè)備[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[4]李永敏.機(jī)械制造技術(shù)[M].石家莊：黃河水利出版社，2008.

[5]陳興云，姜慶華.數(shù)控機(jī)床編程與加工[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.