軸類零件圓周曲面上螺旋線的數(shù)車加工

1、軸類零件圓周曲面上螺旋線的數(shù)車加工作者 華威 瀏覽 179 發(fā)布時間 14/11/28    曲面上（含圓弧、橢圓等公式曲線）的螺旋線：數(shù)控車床加工生產中，螺旋線的概念往往指的是圓柱螺紋和圓錐螺紋，然而在很多的工藝品生產中，開發(fā)者基于美觀的外形設計理念在曲面上設計出沿著產品曲面的母線均勻纏繞的螺旋槽或者螺旋凸起。而近年來，我國為大力發(fā)展數(shù)控技術開展了每年一屆的數(shù)控技能大賽，在過來的幾年的實操試題中均涉及到了曲面上的螺旋槽的加工；本文將說明三種典型的曲面上螺旋線的數(shù)車加工方法及宏程序編寫的方法一、使用螺紋車刀，按照傳

2、統(tǒng)的螺紋車削指令（G32）加工，并使用宏程序控制螺旋線按照多個單螺距的直線（斜線）螺紋車削方式進行曲面上螺旋線的擬合。    此種方法在網(wǎng)上有很多網(wǎng)友們寫了相關的論文，但是此種方法所擬合的螺旋線誤差其實比較大，特別在復雜公式曲線控制的曲面上誤差更大，而這種方法的減少誤差的方法一般都會想到的是細化每一次的螺紋車削距離（0.5P或者0.1P），那么是否可以考慮使用宏程序來進行多個微小距離的車螺紋插補方式來擬合？答案是理論上可行。但實際加工會出現(xiàn)震蕩。因為數(shù)控系統(tǒng)在執(zhí)行G32指令時，每完成一次切削完成的都要經(jīng)過開始、加速、保持速度到停止的過程，那么每一次相互銜接都會出現(xiàn)

3、一次的震蕩，特別是微小距離的移動和龐大數(shù)據(jù)需要系統(tǒng)去計算會遏制住進給的理論速度。（當然如果未來的數(shù)控系統(tǒng)夠強大，應該是可以這么操作的）二、使用成型刀，通過螺紋車削指令（G32）定位，使用每轉進給（G99）為一個螺距進行“走輪廓”的切削方式進行螺旋線加工產品樣圖1 1.我們都知道，常規(guī)的加工方法中，不管是直線和圓弧插補，數(shù)控系統(tǒng)都沒有指定確定的起始角度（絕對位置編碼器的功能），然而在加工螺紋的時候，每次的進給都有固定的起始角度，才能保證螺紋不會亂牙。2.但是螺紋加工在數(shù)控系統(tǒng)中只能在直線，而不能走圓弧和曲線3.全國數(shù)控大賽中曾經(jīng)出現(xiàn)類似的圓弧面上的螺旋線，本題意在將類似的題型做一個簡單

4、的介紹，當然下文的介紹只是其中的一種方法，旨在說明使用螺紋車削指令（G32）定位并用“走輪廓”的切削方式進行螺旋線加工。(1) 先使用G32進行虛擬螺紋車削(確保之后的加工有同樣的起始角度而不亂牙)(2) 緊接著以同樣的進給速度進行走輪廓加工(3) 使用宏程序偏置原坐標系生成局部坐標系控制切削深度（讀者可自行使用其他方法，比如直接調用刀補變量并在程序中循環(huán)控制，或者使用宏程序控制等）（注：使用這種方法的前提應該保證機床系統(tǒng)能擁有局部坐標系的功能，且機床的伺服驅動及各軸應平穩(wěn)（影響螺線誤差），一般半閉環(huán)系統(tǒng)均可滿足）參考程序（在此之前，應該加工出曲面）%O1001(

5、LXX)T0101M03 S400M08#1=0.1N10 G51 U#1 -偏置原坐標系生成局部坐標系，使得每次加工切削深度0.1G00 X30 Z10G32 X30 Z5 F6 -G32進行虛擬螺紋車削，確保之后走輪廓有同樣的起始角度而不亂牙G99 G01 X30 Z-20 F6-走輪廓G02 X45 Z-40 R18.75 F6-走輪廓G00 X50G00 Z10#1=#1-0.1G51 X0 Z0-取消局部坐標系，還原工件坐標系IF#1GE-1GOTO10-切削深度控制為1G00 X100G00 Z100M30%   

6、; 同樣的，如果曲線是橢圓，雙曲線，拋物線，正弦曲線等公式曲線的回轉曲面，依然使用同樣的方法，在走輪廓部分可以使用宏程序來完成，或者可以使用CAXA軟件完成走輪廓的程序生成（這樣的程序更加容易執(zhí)行，不用數(shù)控系統(tǒng)重復循環(huán)和計算）。    如果沒有成型刀具，那么可以參考下一種方法來實現(xiàn)三、公式曲線控制螺旋線截面的車削方式產品樣圖2分析圖 分析放大圖1. 一般如果遇到直線的螺旋槽，一般首先考慮到的方法為使用成型刀具使用G32等螺紋切削指令進行切削，但是該題目為正弦曲線，如果使用成型刀具，那么必須使用包含整個周期的輪廓為的刀具，即長度為6.28的刀口，

7、如此大的切削量估計很難有機床及刀具能滿足；2. 那么第二種方法就是圓頭刀具通過細化步距，多次車削的方式來實現(xiàn)；3. 使用圓頭刀具切削的時候，如果直接按照輪廓進行編程，就會出現(xiàn)嚴重的過切，即便是使用刀尖對刀的方式也同樣出現(xiàn)過切；4. 為了避免過切，就必須計算出刀具在每一點應該偏移的距離，偏移必須滿足的是圓頭刀與輪廓線相切5. 思路：A點通過偏移（m，n）來到0點；6.正選函數(shù)的倒數(shù)為余弦函數(shù)，通過圖樣及幾何分析可得，其中#10為刀尖點位置對應的角度值（下文有解說），r為刀具半徑取0.4，故：m=0.4*SQRT1/COS#10*COS#10+1n=0.4*

8、SQRT1/COS#10*COS#10+1*COS#10注：m值為半徑變量值，使用的時候應該乘以2變成直徑值精加工參考程序（在此之前，可使用螺紋刀進行常規(guī)的粗加工）%O1002(ZXLXX)T0101S400 M03#1=4.71-切削起始角度是從“3/2”，即4.71弧度，同時表達Z軸坐標值N10 #10=#1*180/3.14-#1弧度變成角度值#2=31+2*SIN#10-31為中徑直徑，而2*SIN#10是刀尖沿著中徑波動的直徑值#3=10+#1-將起始點離開工件零點10毫米（可以是適當改變）#4=#2+2*0.4*SQRT1/COS#10*COS#10+1 - A點經(jīng)過偏移來到O點的X值#5=#3-0.4*SQRT1/COS#10*COS#10+1*COS#10 - A點經(jīng)過偏移來到O點的Z值G00 X#4 Z#5G32 X#4 Z-32 F6.28-螺旋線的周期為2，即6.28G00 X40G00 Z15#1=#1-0.1-每次將Z軸坐標值減少0.1進行加工IF#1GE-1.57GOTO10 -#1從4.7