基于宏程序的傾斜圓柱凸臺加工工藝改進

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序言宏程序因其變量之間可以運算，所以可用控制流向的語句去改變程序的方向，程序簡潔，邏輯嚴(yán)密，具有模塊化的資質(zhì)和條件，在有規(guī)律的復(fù)雜輪廓加工中應(yīng)用廣泛。本文介紹運用宏程序編程，結(jié)合刀具的改進，巧妙解決圓柱銑削清根難題的方法。2

零件結(jié)構(gòu)及加工難點零件圖樣如圖1所示，材料為不銹鋼。零件結(jié)構(gòu)為圓柱管與底板斜相交的組合體，底板尺寸11mm×8mm×2mm，圓柱外圓尺寸，內(nèi)孔尺寸φ（6±0.1）mm。圓柱管軸線與底板夾角為60°±0.1°，表面粗糙度值Ra=1.6mm，圓柱與平面相交清根R≤0.2mm。零件采用三軸或五軸機床擬合加工后都會在圓柱與平面相交處形成殘料，如圖2所示。圖1

零件圖樣a）三軸加工b）五軸加工圖2擬合加工后形成的殘料由三軸加工中心加工后，殘料部分通過電火花加工去除，然后鉗工打磨表面達到要求。由于電火花加工不能完好地與已經(jīng)加工好的外圓尺寸相接，鉗工打磨空間小，圓度誤差大，圓柱與平面相交處R不規(guī)則，所以無法保證尺寸要求，合格率只有60%。該方案合格率較低。由五軸聯(lián)動的方式加工，需要先用立銑刀或者球刀銑削大部分形狀，再用直徑0.4mm的球刀對圓柱與平面相交處進行精加工，保證圓柱與平面相交處R≤0.2mm。該方案能在一次裝夾中完成所有形狀的加工，但是由于精加工時刀具直徑小，剛性差，切削速度低，進給量小，并且擬合分層多，所以生產(chǎn)效率低，且刀具成本高。3

輪廓擬合思路分析綜上分析可見，三軸或五軸加工均存在缺陷，無法滿足生產(chǎn)需要。本文介紹一種高效率、高質(zhì)量且低成本的簡便方法，即由線成面分層擬合的加工方式。要保證圓柱外圓尺寸，圓柱與平面相交處R≤0.2mm，并且外圓直徑和平面處完美相接，最好的辦法就是在一次加工中完成零件的外形輪廓。由線成面分層擬合的方式可以有效實現(xiàn)一次加工。分層擬合原理如圖3所示，圓柱面是由無數(shù)個直徑相同且同軸的圓周線層疊組成，圓心點層疊組成圓柱面的軸線a，圓柱垂直于a軸的截面形狀是圓。當(dāng)用一個與圓柱軸線不垂直且不平行的面去截圓柱時，圓柱截面為橢圓。b軸為垂直于零件底板的軸線，圓柱垂直于b軸的截面形狀是橢圓。a）零件截面b）圓柱沿b軸方向分層c）垂直于b軸截面為橢圓圖3圓柱分層擬合原理橢圓截面的中心按30°方向規(guī)律性偏移，使無數(shù)個橢圓截面層疊形成橢圓柱面。由于刀具軸線永遠垂直于底板上平面（A面），只要擬合無數(shù)個橢圓層疊，即可加工出符合尺寸要求的圓柱，并實現(xiàn)圓柱與平面相交處R完美相接。4

加工改進4.1宏程序編制由于截面形狀為橢圓，層疊角度有規(guī)律，因此選用宏程序進行編程，程序簡潔，邏輯嚴(yán)密，通用性極強，具有極好的易讀性和可修改性。圓柱垂直于底板方向的形狀為橢圓，采用CAD軟件進行截面分析（見圖4），得到橢圓的長半軸尺寸為4.041mm，短半軸尺寸為3.5mm。圖4截面分析橢圓截面中心位置的X坐標(biāo)隨Z方向發(fā)生深度偏移，偏移的三角函數(shù)關(guān)系為ΔX=ΔZtan30°。橢圓運用參數(shù)方程進行編程，使用細小的直線去擬合輪廓。為了滿足圓柱尺寸精度，需要盡量縮短擬合線段的長度，因此應(yīng)選用較小的步距角增量，此零件加工選用的步距角為0.5°。由不同位置的橢圓截面最終擬合成橢圓柱面。零件加工程序（以海德漢系統(tǒng)為例）如下。1BEGINPGMA1MM2BLKFROM0.1ZX-10Y-10

Z-103BLKFROM0.2X10Y10Z+04TOLLCALL1ZS60005LX+0Y+0FMAXM36LZ+50FMAXM87FN0：Q1=+0.058FN0：Q2=+1.969LBL110Q3=-Q1+211Q4=-Q1*TAN3012CYCLDEF7.0DATUMSHIFT13CYCLDEF7.1X+Q414LX+20Y+2FMAX15LZ+Q3FMAX16LZ-Q1F80017FN0：Q7=-0.118FN0：Q8=+360.0119LBL320Q5=4.041*COSQ721Q6=-3.5*SINQ722LX+Q5Y+Q6RL23Q7=Q7+0.524FN12：IF+Q7LT+Q8GOTOLBL325LY-1026LZ+50R0FMAX27Q1=Q1+0.0528CYCLDEF7.0DATUMSHIFT29CYCLDEF7.1X+030FN12：IF+Q1LT+Q2GOTOLBL131LZ+50FMAXM5M932M3033ENDPGMA1MM4.2刀具選擇由于零件傾角的影響，零件加工時刀具刀尖角度＜60°才能避免干涉，因此選擇刀尖角55°、刀尖圓弧R0.2mm的燕尾槽刀具（見圖5）進行加工。加工時采用較小的吃刀量、較大的進給量，以實現(xiàn)零件的高效加工。圖5

燕尾槽刀具4.3應(yīng)用效果采用改進后的加工方法，零件質(zhì)量完全滿足技術(shù)要求，合格率達100%。零件成品如圖6所示。圖6零件成