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    數(shù)控加工機床“圓柱插補”功能的替代方案

    2017-05-11 23:35胡吉友
    科技創(chuàng)新與應用 2017年1期
    關鍵詞:后處理

    胡吉友

    摘 要:“圓柱插補”這種功能,通常針對于解決圓柱凸輪加工,同時,它所對應的加工設備則是具有旋轉軸的加工中心或數(shù)控銑床。我們知道,數(shù)控機床是按照數(shù)控程序所確定的軌跡(刀軌)進行運動,從而加工出產(chǎn)品的表面形狀,刀軌則是由無數(shù)微小的點連接而成,點與點之間只能以直線或圓弧兩種運動形式完成插補運動。

    關鍵詞:圓柱插補;廓線轉換;后處理;替換;NURBS曲線

    近年來,我國的數(shù)控技術突飛猛進,許多關鍵技術都已經(jīng)實現(xiàn)突破,但是,整個機床行業(yè),特別是高端數(shù)控產(chǎn)品的進口率仍居高不下,其中很多出口國屬于標準配置的功能,在我國竟然作為一種功能選項,其中就包括所謂的“圓柱插補”。“圓柱插補”這種功能,通常針對于解決圓柱凸輪加工,同時,它所對應的加工設備則是具有旋轉軸的加工中心或數(shù)控銑床。我們知道,數(shù)控機床是按照數(shù)控程序所確定的軌跡(刀軌)進行運動,從而加工出產(chǎn)品的表面形狀,刀軌則是由無數(shù)微小的點連接而成,點與點之間只能以直線或圓弧兩種運動形式完成插補運動?;趫A弧插補的本質上也是點與點之間距離趨于0的連接,筆者認為,圓弧插補實際也應當屬于直線插補的一種表現(xiàn)形式。本文所講述的最終替代方案,正是建立在這種基礎上的。

    1 常規(guī)的旋轉軸替換法

    通常,只要提供圓柱凸輪的CAD的展開圖,經(jīng)適當處理后僅保留刀軌廓線(如圖1),然后把此廓線導入CAM軟件適當位置,點擊刀具路徑-外形銑削,按提示選擇線串,確定后彈出外形銑削(2D)對話框,設置適當?shù)牡毒邊?shù),并激活旋轉軸候選框,軸之取代選擇Y軸,確認旋轉方向與機床回轉軸運動方向相同,同時輸入圓柱凸輪的實際直徑35,確定。再點選外形銑削參數(shù),關閉刀具半徑補償,設置適當?shù)牡毒咂鹗键c、加工深度,確定退出。接著,再點擊操作管理,經(jīng)路徑模擬與實體驗證正確后,后處理輸出NC加工程序。

    現(xiàn)在,我們抽取程序行號N236~N284,對比圖1,得知此部分程序刀軌移動了兩個圓弧和一條線段,僅用了26個刀點位,平均每段圓弧約為13個刀位點,用作圖法求出刀軌步長,可得知理想路徑與實際路徑間存在差距。

    如上所述,CAM的常規(guī)操作方法可以實現(xiàn)一般精度的加工要求,操作簡單快捷,可以部分替代數(shù)控機床的“圓柱插補”功能,但精度較高的加工場合無法取代。

    2 NURBS曲線再處理法

    鑒于CAM軟件在處理圓弧曲線時不能手動調節(jié)精度,其內置的方案是不可控的,筆者通過實驗證明,NURBS曲線的控制點就是CAM刀位點,這就為我們處理廓線時提供了一個可靠的依據(jù),只要把圖1中的圓弧等分足夠多的點,再用NURBS曲線連接,那么,實際路徑與理想路徑的誤差將可以無限小!

    2.1 點的生成

    執(zhí)行等分點命令,輸入等分數(shù)30(根據(jù)所需精度任意確定),再分別選擇圖1中廓線的圓弧,然后刪除圓弧線,存盤。

    2.2 NVRBS曲線的生成

    從UG NX軟件導入包含點的曲線,執(zhí)行樣條曲線命令,點選通過點集的曲線,再按提示選擇起始點和終止點,生成NURBS曲線。分別執(zhí)行,共生成5條NUBRS曲線。接著刪除所有的點,再把曲線導出為IGES類型文件。

    2.3 導入處理后的曲線

    啟動CAM軟件,執(zhí)行檔案轉換功能,導入剛才處理好的IGES文件。

    2.4 程序的生成

    點擊刀具路徑-外形銑削,按提示選擇線串,確定后彈出外形銑削(2D)對話框,設置適當?shù)牡毒邊?shù),并激活旋轉軸候選框,軸之取代選擇Y軸,同時輸入圓柱凸輪的實際直徑35,確定。再點選外形銑削參數(shù),關閉刀具半徑補償,設置適當?shù)牡毒咂鹗键c、加工深度,確定退出。接著,再點擊操作管理,經(jīng)路徑模擬與實體驗證正確后,后處理輸出NC加工程序。

    我們不用深究該程序的精度,僅從生成的程序行號便知,步長已經(jīng)變小,實際路徑與理想路徑已經(jīng)更為接近——當然,等分的點越多,精度也就越高!

    3 結束語

    本文以某包含圓柱凸輪槽的零件為例,利用CAM軟件的坐標軸替換功能輸出了等同“圓柱插補”的NC加工程序,并用NURBS曲線替代圓弧解決了精度不可控的問題,經(jīng)車間實際加工驗證,該程序滿足使用要求,可以完美替代“圓柱插補”。

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