數(shù)控車床加工拋物線輪廓的編程研究

韋洪新，王智森，曾 高

(景德鎮(zhèn)學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333000)

數(shù)控車床加工編程的方式分為手動(dòng)和自動(dòng)編程，編程人員根據(jù)零件圖紙要求完成編程編寫稱為手動(dòng)編程，自動(dòng)編程主要將零件圖紙輸入相關(guān)軟件中，通過數(shù)值處理編寫出零件程序單，進(jìn)而加工出零件的過程。[1]常用的自動(dòng)編程軟件有UG、Mastercam、CAXA數(shù)控車等。CAXA 數(shù)控車作為國產(chǎn)軟件，在仿真加工中可以生成復(fù)雜零件輪廓軌跡，功能十分強(qiáng)大。[2]本文以此為研究平臺，對拋物線軸零件編程進(jìn)行分析，研究了兩種不同編程模式下的優(yōu)缺點(diǎn)，為相關(guān)工程人員加工類似零件時(shí)選擇何種加工方法提供指導(dǎo)與參考。

1 拋物線軸的結(jié)構(gòu)工藝與技術(shù)要求分析

1.1結(jié)構(gòu)分析

拋物線軸的結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由階梯軸和拋物線軸組成(見圖1)。

圖1 零件圖紙

1.2技術(shù)要求分析

1.3毛坯尺寸的設(shè)定

零件在加工時(shí)，毛坯的設(shè)置一般沒有明確要求，但毛坯設(shè)置過大，需要切除余量較多。為方便加工，選擇的棒料單邊余量取2mm，直徑余量取接近棒料值即可，綜合考慮零件圖紙技術(shù)要求，選擇材料為45號鋼，毛坯尺寸為Φ120×80mm。

1.4加工工序

根據(jù)零件分析可知，拋物線軸的加工使用粗車—半精車—精車的方式加工即可。[3]

1.5 確定定位基準(zhǔn)

粗精基準(zhǔn)的選取標(biāo)準(zhǔn)不同，在粗基準(zhǔn)的選擇過程中，加工余量大小決定加工表面的尺寸剩余，一般以余量最小為粗基準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)盡量方便加工和工件裝夾等。[4]該設(shè)計(jì)中以毛坯表面為粗基準(zhǔn)，拋物線軸的精加工基準(zhǔn)選擇Φ58外圓。

1.6 拋物線軸工藝路線

拋物線軸的加工工藝路線如表1所示：

表1 加工工藝

2手動(dòng)編程

車削加工時(shí)以加工零點(diǎn)為起點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行編程，該零件中以圓柱右端面中心位置為工件坐標(biāo)系零點(diǎn)，根據(jù)數(shù)控車床的語言賦予指令，再加一個(gè)循環(huán)指令實(shí)現(xiàn)零件的加工。左端部分為普通編程的加工，不做過多介紹。右端通過設(shè)置程序的變量來完成拋物線軸車削外圓程序。[5]

表2 拋物線軸車削外圓程序

圖2 車外圓加工圖

拋物線的公式為：X=Z2/70，這個(gè)公式Z是自變量、X是因變量，當(dāng)Z是0的時(shí)候，X也是0；當(dāng)Z是11.2的時(shí)候，X就是70 ，然后進(jìn)行編程，首先Z就是#1，就是自變量。#1=0，從0點(diǎn)開始，然后寫終點(diǎn)WHILE[#1LE11.2]DO1，當(dāng)Z到11.2的時(shí)候加工結(jié)束，然后將拋物線的公式轉(zhuǎn)化為機(jī)床語言#2=SQRT[#1*70]*2，再將上面的計(jì)算和XZ軸關(guān)聯(lián)G1X#2Z-#1F0.1，確定刀具的走刀距離#1=#1+0.1。

3自動(dòng)編程

粗車加工外輪廓設(shè)定每次被吃刀量為1mm，加工精度為0.005mm，軸向余量為0.5mm，其他的參數(shù)均可在軟件中設(shè)置，粗車加工參數(shù)如圖3所示。進(jìn)退刀方式如圖4所示設(shè)計(jì)，進(jìn)刀方式選擇垂直進(jìn)刀，由于垂直退刀將會對已經(jīng)加工的表面劃傷，所以退刀選擇垂直退刀。

圖4 進(jìn)退刀方式

切削用量還是選擇轉(zhuǎn)速和圓弧擬合，刀具選擇外圓車刀，輪廓車刀類型及對刀點(diǎn)的方式如圖5所示。

圖5 車刀類型

刀具設(shè)置完成并仿真后，生成的刀具走刀路線如圖6所示。

圖6 加工路線

圖7 程序

圖8 零件三維圖

4結(jié)論

對于幾何形狀較為簡單的工件，程序的刀位點(diǎn)計(jì)算也簡單，程序段較少，“手工編程”比較方便。在實(shí)際加工中的復(fù)雜零件，特別是空間曲面零件,程序量大，計(jì)算繁瑣易出錯(cuò)、甚至無法用數(shù)學(xué)模型表示，手工編制程序很難完成，甚至是無法實(shí)現(xiàn)的。因此，為了縮短生產(chǎn)周期，減少零件出錯(cuò)率，提高生產(chǎn)率，解決各種復(fù)雜零件的加工問題，采用“自動(dòng)編程”方法是較為合適的選擇。