在數(shù)控機(jī)床上加工凸輪型面時,刀具半徑的選擇不僅影響到凸輪的加工精度,而且影響到機(jī)床的加工生產(chǎn)率,甚至影響到加工程序能否執(zhí)行,因此,刀具半徑的選擇是一個必須考慮的重要問題熏盲。在保證凸輪型面的加工精度的條件下,為了提高加工系統(tǒng)的剛性和加工生產(chǎn)率,應(yīng)該選用最大的刀具半徑進(jìn)行加工棒冠。

圖1凸輪部分輪廓圖

圖2原因分析示意圖

1經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)本身不足對確定最大刀具半徑的影響

在此就以華中I型數(shù)控銑床加工由簡單圓弧組成的簡單的平面凸輪輪廓(見圖1)為例,提出問題。從工藝上講,具有一定刀具半徑的刀具完全可以加工大于或等于其刀具半徑的凸輪輪廓,因而,在此采用刀具半徑r=5的立銑刀加工此凸輪輪廓近们。部分加工程序如下:

…

G90G42D01(r=5)

…

N009G01X-5

N010G02X5Y-20I5J0

N011G01…

…

G40

…

《約庸ね孤值墓ひ招院圖庸こ絳蚣右苑治觶Ω檬強(qiáng)梢約庸さ耐劝牵竊諢蠭型數(shù)控銑床上卻一再提示-“程序第10行刀具干涉”,不但不能正常地完成這一零件的加工,而且往往使系統(tǒng)陷于死機(jī)狀態(tài)。經(jīng)過仔細(xì)反復(fù)檢查以上程序,確認(rèn)無誤痰哨。下面查找一下導(dǎo)致程序不能正常運行的原因胶果。

分析數(shù)控系統(tǒng)在進(jìn)行C功能刀具半徑補(bǔ)償運行該程序時,刀具中心的理論運行軌跡和N009、N010斤斧、N0113個程序段處的轉(zhuǎn)接情況(見圖2),可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致該問題的原因早抠。

刀具在N009、N010撬讽、N011三個程序段的實際運行軌跡是:EA直線段實現(xiàn)N009程序段的加工任務(wù),AB蕊连、BC二個直線段是進(jìn)行C功能刀具半徑補(bǔ)償時由直線加工N009程序段向圓弧加工N010程序段的伸長型過渡轉(zhuǎn)接,刀具在C(C')點處實現(xiàn)整個半圓即N010程序段的加工任務(wù),C'B'、B'D二個直線段是進(jìn)行C功能刀具半徑補(bǔ)償時由圓弧加工N010程序段向直線加工N011程序段的伸長型過渡轉(zhuǎn)接,DF直線段實現(xiàn)N011程序段的加工任務(wù)游昼。問題的關(guān)鍵在于對圓弧輪廓的加工上,本程序?qū)A弧輪廓的加工是在刀具由B點向C點運行的過程中或刀具在C點的短暫停留中實現(xiàn)的,這樣一來就使得N010程序段中的圓弧插補(bǔ)G03指令沒有實現(xiàn)其圓弧插補(bǔ)的運動,從而出現(xiàn)所謂的“刀具干涉”現(xiàn)象,這就是這一問題產(chǎn)生的根本原因甘苍。

針對數(shù)控系統(tǒng)中這一問題的產(chǎn)生原因,要想解決該問題,應(yīng)該采用較小刀具半徑的刀具進(jìn)行加工尝蠕。

圖3加工精度與刀具半徑

2凸輪加工精度要求對確定最大刀具半徑的影響

凸輪輪廓由一系列直線段連接而成時

工程上的一些凸輪輪廓可以由長度足夠小的微小直線段近似代替曲線來表示。在凸輪上任取相鄰兩直線段,當(dāng)凸輪實體側(cè)夾角a≤180°時,則加工此兩直線段相鄰部分時不必考慮加工精度對刀具半徑大小的影響载庭。當(dāng)凸輪實體側(cè)夾角a>180°時,則加工此兩直線段相鄰部分時必須考慮加工精度對確定刀具半徑大小的影響看彼。

當(dāng)凸輪實體側(cè)夾角a>180°時,稱相應(yīng)的節(jié)點P為凹點,在凹點處,實際的加工輪廓為一段圓弧。為了保證該凹點處的加工精度,最大許可的刀具半徑可按圖3進(jìn)行分析,圖中的虛線圓表示刀具囚聚。P點的加工誤差D=P1P=OP-OP1=r-r

sina/2

假定要求的徑向公差為IT,可取D≤IT/5,由此可得許可的最大刀具半徑rmax=ITsina/2

5(1-sina/2)

(1)

由式(1),就可以根據(jù)公差I(lǐng)T和最大的夾角a來確定rmax,且a越大,rmax越小靖榕。

凸輪輪廓由一系列光滑曲線段連接而成時組成凸輪輪廓的曲線段可以分為2種,一種是向外凸的曲線段,此時刀具半徑大小不受這種曲線段的影響:另一種是向內(nèi)凹的曲線段,此時要求刀具半徑必須小于或者等于曲線段的最小曲率半徑與D之和。

綜上所述,在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工凸輪時,為了提高加工系統(tǒng)的剛性和加工生產(chǎn)率,應(yīng)該選用最大的刀具半徑進(jìn)行加工,為此應(yīng)該綜合考慮加工精度要求和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)本身對刀具半徑選擇的影響乃倔。

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