加工圓弧倒角的新方法

■ 漢川數(shù)控機(jī)床股份公司 （陜西漢中 723003） 趙小東

加工圓弧倒角的新方法

■ 漢川數(shù)控機(jī)床股份公司 （陜西漢中 723003） 趙小東

本文介紹了一種銑削圓弧的編程技巧，此編程可用于同類零件的加工，簡單實(shí)用、易操作。

1. 問題產(chǎn)生的原因

在零件加工過程中，經(jīng)常遇到零件棱邊有圓弧，對于要求尺寸不高、圓弧不大的，常規(guī)辦法可能讓鉗工修成，但對于圓弧比較大或者精度及外觀要求比較高時(shí)，往往是在機(jī)床上加工。車間每天都從事各種零件的加工，經(jīng)常遇到各種棱邊圓弧的銑削，在沒有用數(shù)控機(jī)床以前，往往是在普通臥式銑床上采用傳統(tǒng)的方法，以凹R成型刀具滾壓形成，但圓弧大小取決于成型刀。零件的種類較多，而且都是小批量生產(chǎn)，使用這種方法，不僅刀具成本比較高且效率低，不能適應(yīng)生產(chǎn)需要。

在數(shù)控機(jī)床上，通過軟件編程，使用球刀進(jìn)行三軸插補(bǔ)銑削，無論圓弧多大、精度多高，通過數(shù)控程序都能較快滿足要求。從事數(shù)控加工程序編制多年，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將自行編程的銑削圓弧技巧進(jìn)行介紹。

在加工零件時(shí)，經(jīng)常遇到銑圓弧面和銑斜面（見圖1），有時(shí)要求公差和表面質(zhì)量比較高時(shí)，利用編程軟件后置處理生成的程序是X、Y、Z三軸插補(bǔ)移動(dòng)，在加工過程中受機(jī)床不同系統(tǒng)的影響，加工出來的表面質(zhì)量不同，尤其是在使用三菱機(jī)床加工時(shí)，系統(tǒng)中用G64恒速切削功能不起作用，所以加工零件的表面粗糙度很難達(dá)到理想狀態(tài)，另外，在用軟件編程時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到如圖2所示的情況：刀具在沿著圓弧一周往下銑削時(shí)，越往下刀軌越粗，而且刀具實(shí)際并沒有完全下達(dá)圓弧最下緣，單單這一個(gè)路徑銑削出的圓弧表面質(zhì)量就不是很好。為了解決這個(gè)問題，需增加一個(gè)等高側(cè)邊銑削程序，兩個(gè)程序結(jié)合起來，才能將圓弧完整銑好。就算是銑一個(gè)很小的零件，后置處理器生成的程序往往很大，程序在FANUC系統(tǒng)或三菱系統(tǒng)中都裝不下，需要在線加工，更麻煩的是，看著很簡單的加工內(nèi)容，卻需要專業(yè)的編程人員根據(jù)零件不同外形、不同圓弧，針對每一個(gè)具體的尺寸做造型，然后做路徑，生成數(shù)控程序，上機(jī)床加工。

圖 1

圖 2

2. 解決措施

為解決上述問題，通過反復(fù)分析、畫圖及數(shù)學(xué)計(jì)算，總結(jié)出一種規(guī)律（見圖3），并得出以下結(jié)論：

圖 3

在三軸數(shù)控機(jī)床上，刀具軸為Z軸，刀具在XY平面內(nèi)插補(bǔ)銑削；Z作為自變量，ΔZ=C（常數(shù)），即為刀具補(bǔ)距；α=F（Z）+C，α與Z呈現(xiàn)反正弦曲線變化；X=F（α）+C，Y=F（α）+C，X、Y與α呈現(xiàn)正弦曲線變化；編程思路：刀軌在XY平面內(nèi)走的是直線，是隨著Z值的變化而變化，刀軌在XZ平面內(nèi)走圓弧，連接兩點(diǎn)，但是圓弧起始點(diǎn)和終點(diǎn)及半徑都隨著Z值的變化而變化。

以圖4為例，用φ10mm的球頭刀銑一周邊R3圓角：工件零點(diǎn)X、Y為工件中心，Z零點(diǎn)為工件上表面。

圖 4

編寫程序如下：

N2 G54 M3 S2000

N4 G0 X0 Y0

N6 Z5.

N8 #1=0. （工件上表面Z0）

N10 #2=50. （工件X方向1/2）

N12 #3=32. （工件Y方向1/2）

N14 #4=3. （圓弧R=3mm）

N16 #5=5. （球刀半徑5mm）

N18 #7=0 （初始值清零）

N20 #8=#4+#5

N22 #9=#3-#4

N24 #10=-1.0

N26 #11=#2-#4

N28 G0 X[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Y#9

N30 G1 Z#1 F200

N32 G18 G3 X[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Z#1 R[#8] F1000

N34 G17 G1 Y-#9

N36 G2 X#11 Y-[#3-#4+[#8]*SIN[#7]] R[[#8]*SIN[#7]]

N38 G1 X-#11

N40 G2 X-[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Y-#9 R[[#8]*SIN[#7]]

N42 G1 Y#9

N44 G2 X-[#11] Y[#3-#4+[#8]*SIN[#7]] R[[#8]*SIN[#7]]

N46 G1 X#11

N48 G2 X[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Y#9 R[[#8]*SIN[#7]]

N50 IF [[#1] GT [#10] ] THEN #6=0.05

N52 IF [[#1] LE [#10] ] THEN #6=0.1

N54 #1=#1-#6

N56 #7=ACOS[[#4+#1+#5]/ [#4+#5]]

N58 IF [#1 GE –[#8]] GOTO 32

N60 G0 Z120.

N62 M05

N64M30

%

上述宏程序可以做成一個(gè)固定模板，每次加工不同零件外形、不同大小圓弧及不同直徑刀具，通過對#2、#3、#4及#5，即零件的長、寬、圓弧R及刀具直徑的設(shè)置，就可以運(yùn)行此程序加工出需要的圓弧。就像每種數(shù)控系統(tǒng)自身設(shè)置的鉆孔循環(huán)和銑槽循環(huán)一樣，機(jī)床操作者手工就可以做到，不需要專門的編程人員去做，省去了很多時(shí)間，便于生產(chǎn)，極大提高生產(chǎn)效率。

3. 結(jié)語

運(yùn)用此編程方法有兩大特點(diǎn)：①可以實(shí)現(xiàn)任意外形用任意刀具加工任意半徑的圓弧面。②可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)距分層，提高表面質(zhì)量。

數(shù)控機(jī)床操作者可以根據(jù)圖樣要求、刀具及現(xiàn)場加工條件自行修改程序，零件加工能夠滿足圖樣加工要求，用此類方法編程，可以實(shí)現(xiàn)同類零件的加工，作為機(jī)床系統(tǒng)固有加工模塊，節(jié)省編程時(shí)間，減少編程失誤幾率，為加工類似零件積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

20150916）