相似零件輪廓去余量程序優(yōu)化及數(shù)學(xué)處理

洪美琴

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，湖南 株洲 412001）

0 引言

當(dāng)加工圖1所示的相似輪廓的零件時(shí)，零件輪廓圓弧段全部為凸圓弧，銑削完輪廓后可以通過增大刀補(bǔ)值方法來去除多余的余量，去余量的走刀路線如圖1中的去余量刀軌所示。但加工圖2所示帶有凹圓弧的輪廓時(shí)，當(dāng)凹圓弧輪廓區(qū)域的余量通過改變刀補(bǔ)值銑凈后，其余的余量則要采用變輪廓的方法去除，避免因刀補(bǔ)值過大而產(chǎn)生過切現(xiàn)象[1-2]。去余量走刀路線如圖2中變輪廓去余量刀軌所示。圖2（a）中矩形去余量刀軌因?qū)蔷€上的余量通過變換刀補(bǔ)值去除時(shí)，刀補(bǔ)值的分配計(jì)算將會劣于圖2（b）中的去余量刀軌，靠近輪廓的去余量刀軌因刀補(bǔ)值偏大而引起圓角處仍然有余量未切除。

圖1 帶凸圓弧外輪廓

圖2 帶凹圓弧外輪廓

1 帶凹圓弧類輪廓去余量程序優(yōu)化

在銑削圖3（a）輪廓零件時(shí)，當(dāng)?shù)毒叩陌霃街挡怀^凹圓弧的曲率半徑時(shí)，通過刀具半徑補(bǔ)償來加工零件輪廓，對于不同尺寸的零件、不同直徑的刀具沿輪廓走刀后所留余量會有兩種情況：一種情況是四周都有余量未切除；另一種情況是僅4個(gè)角留有余量未切除。如果選擇的刀具直徑較小，一次刀補(bǔ)不能將凹圓弧區(qū)域的余量銑凈時(shí)，則通過增大刀補(bǔ)半徑值多次重復(fù)運(yùn)行程序來銑凈凹圓弧區(qū)域余量，去除完凹圓弧區(qū)域余量后，其余的余量則可以按變輪廓刀軌去除余量[3-4]，如圖3（b）所示。若選擇加工刀具的直徑合適，一次刀補(bǔ)后能銑凈凹圓弧區(qū)域余量，當(dāng)四周有余量未切除時(shí)，去余量走刀路線如圖2所示，而當(dāng)僅僅是4個(gè)角有余量時(shí)，則按刀心軌跡走整圓來去除余量，如圖3（c）所示。

圖3 帶凹圓弧輪廓

1.1 去余量程序處理

1）去余量程序要結(jié)合宏程序功能。若加工的輪廓有凹圓弧段，則保證凹圓弧區(qū)域銑凈。

WHILE [（刀補(bǔ)值+刀具半徑值）LE (凹圓弧區(qū)域最大余量值)]DO1

D#JM98PXXXX 調(diào)用銑輪廓的程序，輪廓的子程序不寫刀補(bǔ)地址字

#J=#J+1 #J為存儲刀補(bǔ)值地址號, 刀補(bǔ)值D=R+△，△為刀補(bǔ)遞增值

END1

2）去余量計(jì)算。

計(jì)算當(dāng)前刀補(bǔ)值與刀具半徑之和、計(jì)算X軸方向或Y方向的總余量：

1.2 程序優(yōu)化實(shí)例

加工圖3（a）所示尺寸的外輪廓凸臺，選用3把φ20、φ16及φ10不同直徑的刀具來加工。銑凈凹圓弧區(qū)域刀補(bǔ)情況如表1所示，不同凹圓弧處去余量類型判斷如表2所示。

表1 銑凈凹圓弧區(qū)域刀補(bǔ)次數(shù)、刀補(bǔ)值情況

從表2中可以看出，采用φ16刀具銑多處凹圓弧輪廓時(shí)，四邊有余量，其中Y向余量超過刀具直徑，應(yīng)選擇Y向凹圓弧處切入。

表2 不同凹圓弧處余量類型判斷

1）主程序。

O1

（#1為凹圓弧與零件輪廓邊的最大距離；#2為刀補(bǔ)地址號；#3為X向的最大剩余余量，計(jì)算凹圓弧處的最大值；#4為Y向的最大剩余余量；#5為刀具半徑值）

......

#100=#13000 讀取番號01位置的刀具半徑補(bǔ)償值

D#2M98P0002 調(diào)用銑輪廓子程序

銑四邊余量子程序和零件輪廓程序相似，編程時(shí)用直線段來代替凹圓弧段即可。但當(dāng)輪廓有倒角時(shí)，如果按走矩形輪廓來去四邊余量，則在輸入第一次刀補(bǔ)值時(shí)其值要小。

2 有突出輪廓邊零件去余量程序優(yōu)化

2.1 去余量路徑分析

加工圖4（a）所示尺寸帶突起的凸圓弧輪廓零件，因3個(gè)R15的圓弧高于直線輪廓邊15 mm，偏移刀具半徑值銑輪廓后，繼續(xù)增大刀補(bǔ)值按輪廓編程走刀去余量，當(dāng)前刀補(bǔ)值與刀具半徑值之和超過了15 mm時(shí)，也可以采用變輪廓走整圓去余量的方法，如圖4（b）所示。圖4（b）走整圓的輪廓由圖4（c）的包容圓輪廓而定，包容圓與突起的凸圓弧相切，能包容整個(gè)輪廓，因此通過改變偏移刀具半徑值的方法逐步增大走整圓刀軌的半徑值，可以切除剩余余量，又不與零件輪廓產(chǎn)生干涉。圖中未注圓角為R2，編程時(shí)按直線走刀編程，然后用φ4的刀具清根。

圖4 帶突起的凸圓弧輪廓

2.2 去余量加工程序示例。

3 結(jié)語

利用刀具半徑補(bǔ)償編程銑零件輪廓時(shí)，除了要考慮刀具半徑補(bǔ)償值過大引起過切因素外，還要考慮按輪廓走刀后多余的余量應(yīng)如何去除。對于相似零件輪廓、尺寸不同、加工刀具直徑大小不同時(shí)，帶刀補(bǔ)按輪廓走刀后余量會有所不同，因此結(jié)合宏程序通過變量設(shè)置編程來去除余量，能很好地優(yōu)化去余量的編程方法。