论文部分内容阅读
摘 要：数控加工为单件、小批量生产精密复杂零件提供了自动化加工手段。随着数控加工程序的深入应用，对具有标准方程的非圆曲面加工也有诸多方法，正确拟定加工思路是，合理选择编程方法，能简化大量的编程工作量，并大幅度提高产品质量。
关键词：非圆曲面；标准方程；宏程序
目前，一些附加值高、形状复杂、精度要求高的零件，由于制造难度大，采用普通机床的传统生产方式已经无法满足加工需求；必须采用数控机床完成加工作业；特别是对于给定方程的非圆曲面加工，用好宏程序变得尤为重要。
1.非圆曲面加工思路的确定
数控加工要编制加工程序，而编制程序的关键是刀具相对于工件运动轨迹的确定，即必须确定正确的加工思路。
数控机床一般只提供平面直线和圆弧插补功能，对于非圆曲线f（x，y）=0，采用的加工方法是按编程的允许误差，将平面轮廓曲线分割成许多小段，再用直线或圆弧来代替这些曲线小段，通过宏程序完成曲线拟合。
在手工编程中，圆弧拟合相对直线插补虽然加工质量较好，但是运算较为复杂，对编程者要求较高。对于精度要求不苛刻的情况下，一般采用直线插补加工曲面，例如给定一椭圆长轴30mm，短轴16mm，零件椭圆部分的处理如图1。
由图1不难看出，通过直线可以大致完成曲线的拟合，可是在插补的第一段由于圆弧曲率变化过大，造成拟合直线形成一个小圆锥，进而影响到了椭圆外观，因此，我们设法用圆弧完成第一插补段的拟合（如图2），达到较为理想的插补效果
在FANUC控制系统中，非圆曲面的加工可通过外圆粗车—精车循环（G71、G70）完成，在部分机床不支持G71、G70指令的，也可以选择通过仿形车削完成零件的加工。但是值得提出的是仿形车削在实际加工中，有较长的空走刀时间，生产效率较低。
通过以上分析，在大多数情况下，笔者建议通过直线插补加第一段圆弧插补的方式，采用外圆粗、精车循环加工非圆曲面类零件。
2.编程的准备工作
在拟定好加工思路后，程序编制的准备工作也尤其重要，根据零件大小及精度，选择合适的机床；准备好车削刀具后才能进行编程必须的数学计算。
在车削外圆时，一般选择85°外圆车刀，刀尖半径为R0.4mm。
在对上述椭圆进行拟合时，步进值必需大于刀尖半径，否则会造成干涉，因此步进值取d=0.5mm。
由以上条件可推出，第一段圆弧圆心在Z轴上，且过A 、B 两点，根据椭圆和圆的标准方程，联立可得：
3.程序编制案例
现有毛坯φ45铝棒，椭圆长轴半径20，短轴半径16，通过以上准备，选择85°外圆车刀，刀尖半径为R0.4mm，步进值d=0.5将程序编制如下：
4.结束语
数控加工的宏程序相对于计算机辅助制造软件而言具有不可替代的优势，传统直线插补法对于插补前两段圆弧拟合度较难保证，纯圆弧拟合法不适合于手工编程，采用两种方法结合，既消除了繁冗的轮廓节点输入，极大的精简了程序量，还能在一定程度上保证零件的表面粗糙度要求。此宏程序清单已运用与实际生产，它的程序解释执行速度快，完全满足适时加工控制要求，且运行可靠。
关键词：非圆曲面；标准方程；宏程序
目前，一些附加值高、形状复杂、精度要求高的零件，由于制造难度大，采用普通机床的传统生产方式已经无法满足加工需求；必须采用数控机床完成加工作业；特别是对于给定方程的非圆曲面加工，用好宏程序变得尤为重要。
1.非圆曲面加工思路的确定
数控加工要编制加工程序，而编制程序的关键是刀具相对于工件运动轨迹的确定，即必须确定正确的加工思路。
数控机床一般只提供平面直线和圆弧插补功能，对于非圆曲线f（x，y）=0，采用的加工方法是按编程的允许误差，将平面轮廓曲线分割成许多小段，再用直线或圆弧来代替这些曲线小段，通过宏程序完成曲线拟合。
在手工编程中，圆弧拟合相对直线插补虽然加工质量较好，但是运算较为复杂，对编程者要求较高。对于精度要求不苛刻的情况下，一般采用直线插补加工曲面，例如给定一椭圆长轴30mm，短轴16mm，零件椭圆部分的处理如图1。
由图1不难看出，通过直线可以大致完成曲线的拟合，可是在插补的第一段由于圆弧曲率变化过大，造成拟合直线形成一个小圆锥，进而影响到了椭圆外观，因此，我们设法用圆弧完成第一插补段的拟合（如图2），达到较为理想的插补效果
在FANUC控制系统中，非圆曲面的加工可通过外圆粗车—精车循环（G71、G70）完成，在部分机床不支持G71、G70指令的，也可以选择通过仿形车削完成零件的加工。但是值得提出的是仿形车削在实际加工中，有较长的空走刀时间，生产效率较低。
通过以上分析，在大多数情况下，笔者建议通过直线插补加第一段圆弧插补的方式，采用外圆粗、精车循环加工非圆曲面类零件。
2.编程的准备工作
在拟定好加工思路后，程序编制的准备工作也尤其重要，根据零件大小及精度，选择合适的机床；准备好车削刀具后才能进行编程必须的数学计算。
在车削外圆时，一般选择85°外圆车刀，刀尖半径为R0.4mm。
在对上述椭圆进行拟合时，步进值必需大于刀尖半径，否则会造成干涉，因此步进值取d=0.5mm。
由以上条件可推出，第一段圆弧圆心在Z轴上，且过A 、B 两点，根据椭圆和圆的标准方程，联立可得：
3.程序编制案例
现有毛坯φ45铝棒，椭圆长轴半径20，短轴半径16，通过以上准备，选择85°外圆车刀，刀尖半径为R0.4mm，步进值d=0.5将程序编制如下：
4.结束语
数控加工的宏程序相对于计算机辅助制造软件而言具有不可替代的优势，传统直线插补法对于插补前两段圆弧拟合度较难保证，纯圆弧拟合法不适合于手工编程，采用两种方法结合，既消除了繁冗的轮廓节点输入，极大的精简了程序量，还能在一定程度上保证零件的表面粗糙度要求。此宏程序清单已运用与实际生产，它的程序解释执行速度快，完全满足适时加工控制要求，且运行可靠。