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      宏程序在曲面加工中的研究與應(yīng)用

      2019-10-25 14:39:42張紅
      科學(xué)與財富 2019年27期
      關(guān)鍵詞:環(huán)切宏程序

      摘 要:當(dāng)使用刀具半徑補償來完成環(huán)切時,不管我們采用何種方式修改刀具半徑補償值,由于受刀補建、撤的限制,它們都存在走刀路線不夠簡潔,空刀距離較長的問題。對于一般輪廓,其刀具中心軌跡很好計算,此時如用宏程序直接計算中心軌跡路線,則可簡化走刀路線,縮短空刀距離。

      關(guān)鍵詞:環(huán)切;宏程序;曲面加工

      0引言

      宏程序是一種類似于高級語言的編程方法,它允許用戶使用變量、算術(shù)和邏輯運算及條件轉(zhuǎn)移,這使得編制相同的加工程序比傳統(tǒng)的編程方式更加方便,同時也可將某些相同加工操作用宏指令編制成通用程序,供循環(huán)調(diào)用。宏程序的應(yīng)用離不開相關(guān)的數(shù)學(xué)知識,其中三角函數(shù)、解析幾何是最主要、最直接的。就是用公式來加工零件的,比如說橢圓,如果沒有宏的話,我們要逐點算出曲線上的點,然后慢慢來用直線逼近,如果是個光潔度要求很高的工件的話,那么需要計算很多的點,可是應(yīng)用了宏后,我們把橢圓公式輸入到系統(tǒng)中然后我們給出Z坐標(biāo)并且每次加10um那么宏就會自動算出X坐標(biāo)并且進行切削,實際上宏在程序中主要起到的是運算作用。對簡單平面曲線輪廓進行加工,是采用小直線段逼近曲線來完成的。具體算法為:采用某種規(guī)律在曲線上取點,然后用小直線段將這些點連接起來完成加工。

      1球面加工

      加工如圖1所示球面,使用的刀具: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。

      球面加工的走刀路線,一般使用一系列水平面截球面所形成的同心圓來完成走刀。在進刀控制上有從上向下進刀和從下向上進刀兩種,一般應(yīng)使用從下向上進刀來完成加工,此時主要利用銑刀側(cè)刃切削,表面質(zhì)量較好,端刃磨損較小,同時切削力將刀具向欠切方向推,有利于控制加工尺寸。在數(shù)控加工中,行切和環(huán)切是典型的兩種走刀路線。行切在手工編程時多用于規(guī)則矩形平面、臺階面和矩形下陷加工,對非矩形區(qū)域的行切一般用自動編程實現(xiàn)。環(huán)切主要用于輪廓的半精、精加工及粗加工,用于粗加工時,其效率比行切低,但可方便的用刀補功能實現(xiàn)。

      在半球曲面加工中,使用環(huán)切路線。環(huán)切加工是利用已有精加工刀補程序,通過修改刀具半徑補償值的方式,控制刀具從內(nèi)向外或從外向內(nèi),一層一層去除工件余量,直至完成零件加工。如圖2。

      編寫環(huán)切加工程序,需解決三個問題:

      1、環(huán)切刀具半徑補償值的計算;

      2、環(huán)切刀補程序工步起點(下刀點)的確定,如圖2;

      3、如何在程序中修改刀具半徑補償值。

      2進刀控制算法

      進刀點的計算,如圖3。

      先根據(jù)允許的加工誤差和表面粗糙度,確定合理的Z向進刀量,再根據(jù)給定加工深度Z,計算加工圓的半徑,即:r=sqrt[R2-z2]。此算法走刀次數(shù)較多。先根據(jù)允許的加工誤差和表面粗糙度,確定兩相鄰進刀點相對球心的角度增量,再根據(jù)角度計算進刀點的r和Z值,即Z=R*sinθ,r=R*cosθ。

      進刀軌跡的處理:對立銑刀加工,曲面加工是刀尖完成的,當(dāng)?shù)都庋貓A弧運動時,其刀具中心運動軌跡也是一行徑的圓弧,只是位置相差一個刀具半徑。

      對球頭刀加工,曲面加工是球刃完成的,其刀具中心是球面的同心球面,半徑相差一個刀具半徑。

      對于封閉輪廓的刀補加工程序來說,一般選擇輪廓上凸出的角作為切削起點,對內(nèi)輪廓,如沒有這樣的點,也可以選取圓弧與直線的相切點,以避免在輪廓上留下接刀痕。在確定切削起點后,再在該點附近確定一個合適的點,來完成刀補的建立與撤消,這個專用于刀補建立與撤消的點就是刀補程序的工步起點,一般情況下也是刀補程序的下刀點。一般而言,當(dāng)選擇輪廓上凸出的角作為切削起點時,刀補程序的下刀點應(yīng)在該角的角平分線上(45°方向),當(dāng)選取圓弧與直線的相切點或某水平/垂直直線上的點作為切削起點時,刀補程序的下刀點與切削起點的連線應(yīng)與直線部分垂直。在一般的刀補程序中,為縮短空刀距離,下刀點與切削起點的距離比刀具半徑略大一點,下刀時刀具與工件不發(fā)生干涉即可。但在環(huán)切刀補程序中,下刀點與切削起點的距離應(yīng)大于在上一步驟中確定的最大刀具半徑補償值,以避免產(chǎn)生刀具干涉報警。加工圖1所示外球面。為對刀方便,宏程序編程零點在球面最高點處,采用從下向上進刀方式。

      3外球面加工

      加工圖1所示外球面。為對刀方便,宏程序編程零點在球面最高點處,采用從下向上進刀方式。立銑刀加工宏程序號為%0001,球刀加工宏程序號%0002。

      4結(jié)論

      用戶宏程序功能允許使用變量、算術(shù)和邏輯運算、以及條件分支控制,這便于普通加工程序的發(fā)展,如發(fā)展成打包好的自定義的固定循環(huán)。加工程序可利用一簡單的指令來調(diào)用宏程序,就像使用子程序一樣。達到高速、精準(zhǔn)切削。

      參考文獻:

      [1] 唐治安,楊文源.用于CNC系統(tǒng)軌跡控制插補計算的新方法[D] ,2009.

      [2] 邵俊鵬,董玉紅.機床數(shù)控技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1996.

      [3]Frederick,M,Proctro,James.Albus:Open-architecture,Controllers.IEEE Spectrumjune. 1997(2).

      作者簡介:

      張紅(1979-),女,山東菏澤人,研究方向:數(shù)控加工技術(shù)。

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