对于椭圆凹槽面零件数控加工的思考.doc

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1、论文:对于椭圆凹槽面零件数控加工的思考谈到椭圆凹槽面零件(见图1)的加工,自然会想到利用椭圆标准方程或参数方程编写宏程序来加工,或采用自动编程加工。但是,在实际加工中,采用手工编写的宏程序时,如果采用刀具半径补偿会产生过切报警,若不采用半径补偿,可以方便地加工出来,但其精度略低。当需要较高精度时,则需要采用自动编程加工。一、问题的提出在生产实践中,经常需要加工一些复杂曲面,如椭圆曲面、椭球面、球面等。数控机床的广泛使用,给复杂曲面的加工带来了极大的方便。一般来说,通过宏程序的编制就能方便地实现这些曲面的加工。然而,不能一概而

2、论,具体问题应做具体分析。下面以如图1所示椭圆凹槽面零件的加工实践加以说明。二、加工思路初析1.图形特征分析该实例中型腔为椭圆凹槽面,用垂直于Z轴的平面与之相截,则每一个截面都是椭圆,只是每层椭圆的长、短轴不一样。鉴于此,采用宏程序来加工椭圆凹槽面。2.加工程序的编制(1)编程框图。为了编程清楚、方便,特绘制总程序编程框图(图2)和椭圆程序框图(图3)。(2)加工程序。程序说明:以工件对称中心为XY平面的原点,工件表面为Z0.0。以自上而下的等高方式逐层去除余量。(采用FANUC-0i系统)手工编程的精加工宏程序见表1。表1

3、加工宏程序(3)刀具选择。根据图4所示,由图1所示的零件特点,可采用oslash;8平底刀进行粗加工,不加工到底部,oslash;6球头刀进行精加工,加工完整椭圆凹槽。三、宏程序加工中出现的问题1.过切问题采用表1的手工编程程序来精加工,选择R3的球头铣刀。加工过程中,当加工到一定深度时,机床会产生过切报警,停止加工。此时,刀具半径已经大于该层椭圆的曲率半径。由图5可知,每向下一层,椭圆的长、短半轴都在减小,椭圆的曲率半径也随之减小。同时,也可以看出,随着深度不断下降,椭圆曲率半径随着减小,其最小曲率半径值发生在最底部,具体

4、数值并不容易,也没有必要算出,因为它是一个变量。所以,尽管换直径更小的刀具来加工,到一定深度仍然会产生同样的报警。2.二次下刀当遇到问题时,操作者会把刀抬起,当操作者想二次下刀继续加工时,切不可把Z轴的定义深度#1改为先前铣削的深度来减少空走刀次数(例如已加工到#1=-5.4,再次加工时不可把#1改为-5.4)。在程序中可以看到,第一刀的路径是最大的椭圆,第二刀的路径才是报警时的那条刀具轨迹。不难看出,之所以会出现过切报警,是因为采用了刀具半径补偿加工。那么,不加刀具半径补偿的加工会是怎么样呢?首先,来看图6。从图6中可以一

5、目了然地看到,不加刀具半径补偿的加工是一个错误的假象。虽然它的长、短半轴与基准椭圆的长、短半轴尺寸相等,但其真实的刀具路径是不一样的。从以上问题可以看出,用普通宏程序是无法加工出一个真正的椭圆凹槽面的。下面笔者将采用自动编程加工方法来加工。四.自动编程加工1.自动编程加工自动编程加工是指用计算机编制数控加工程序然后进行加工的过程。自动编程加工的优点是效率高,程序正确性好。自动编程加工由计算机代替人完成了复杂的坐标计算和书写程序单的工作,它可以解决许多手工编制无法完成的复杂零件编程难题,因此,它较适合于形状复杂零件的加工程序编

6、制,如模具加工、多轴联动加工等场合。实现自动编程加工的方法主要有语言式自动编程和图形交互式自动编程两种。前者是通过高级语言的形式,表示出全部加工内容,计算机采用批处理方式,一次性处理、输出加工程序。后者是采用人机对话的处理方式,利用CAD/CAM功能生成加工程序。CAD/CAM软件编程加工过程为:分析图样、分析零件、三维造型、后置处理生成加工程序、程序校验、程序传输并进行加工。值得一提的是,随着CAD/CAM技术的不断发展,我国在提出了“甩图板(用CAD代替手工画图)工程”后,不久又在数控加工行业中提出了“甩图样工程”,即所

7、加工的零件不再提供二维零件图,而直接提供三维造型实体并进行自动编程与加工。目前,常用的CAD/CAM软件有CAXA、Mastercam、UG、PRO/E等。本例中采用了CAXA软件。2.自动编程步骤3.自动加工的方法自动加工中,粗加工方法有区域式、等高线、扫描线、摆线式、插铣式、等壁导动线粗加工等;精加工方法有参数线、等高线、扫描线、浅平面、限制线、导动线、轮廓线、三维偏置加工、深腔侧壁加工等。针对于该工件特点,选择等高线粗加工和等高线精加工,确定加工方法后设置各项参数,选择加工轮廓,生成刀具轨迹,生成G代码后传输到数控系统

8、中加工工件。