本文就型號生產(chǎn)任務(wù)中所碰到的大型斜面類零件如何在五軸數(shù)控鏜銑加工中心上完成精密加工進(jìn)行研究浊笤，提出并解決了斜面類零件的加工編程題目。并更進(jìn)一步論述了如何在斜面上實(shí)現(xiàn)精確銑削方程曲線甜橱，三維曲面寂诱、刻字等的編程題目，拋開多軸加工時由于增加擺長而引起的一系列題目决太，突破了常規(guī)的編程思維模式蓉厕，使數(shù)控機(jī)床和CAM軟件完美的結(jié)合起來。

　　1晴灿、引言

　　高性能的五軸數(shù)控銑加工中心杉漓，數(shù)控系統(tǒng)都具有空間坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)以及斜面刀具補(bǔ)償功能，從而為一些需斜面加工且加工精度比較高的零件加工提供了可能投谅。在斜面上加工時纪萎，由于坐標(biāo)系在空間發(fā)生變化，加工程序編制困難蘑劲，需突破常規(guī)的編程思維模式進(jìn)行編程虹限，而且對程序進(jìn)行特別處理，本篇結(jié)合型號產(chǎn)品的實(shí)際加工來討論此題目似魄。

　　在型號產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中經(jīng)常會碰到此類零件彭薪，需在斜面上進(jìn)行打孔、鏜孔作姐、銑削外形夜矗，或者在同一次裝夾中需要在不同方向和不同斜度的若干斜面上加工，且每個斜面間有較高的形位公差要求让虐。常規(guī)的加工此類零件的方法是扳動床頭紊撕、轉(zhuǎn)動工作臺面或者使用組合夾具，若加工方向或者加工位置不同則需要二次裝夾赡突，重新找正对扶，加工過程異常繁瑣，由于裝夾定位和機(jī)床本身的限制惭缰，無法保證零件的加工精度浪南。如在T××的臺體加工中，斜面上的孔系較多漱受，且異形面不好裝夾络凿，定位基準(zhǔn)不好，多次裝夾造成誤差積累昂羡，有時孔的邊距誤差超過了1mm絮记。

　　2、斜面加工工藝分析及解決方案

　　為解決此種零件的加工題目，通過不斷摸索和工藝方法的精益求精到千，并結(jié)合工廠現(xiàn)有機(jī)床甥鼠，后選用五軸數(shù)控銑加工中心來解決此題目。所選機(jī)床為五軸五連動稻诚，除3個線性軸外岭笔，還帶回轉(zhuǎn)工作臺(C軸：－360°～360°)和擺頭(B軸：0°～110°)兩個回轉(zhuǎn)軸，采用控制系統(tǒng)為FANUC160i辖狞，具有空間坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)和斜面刀具補(bǔ)償功能钻国。

　　從實(shí)現(xiàn)斜面加工的角度來看，在一次裝夾中可完成不同方向孩置、不同角度的多個斜面的打孔燎称、鏜孔、攻絲罚栏、銑削等多種加工的需要贩溉。減少了裝夾次數(shù)，降低了勞動強(qiáng)度增捻，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期膨桂，更重要的是進(jìn)步了零件的加工精度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性锥惋。

　　以長三系列某基座類零件的窗口加工為例昌腰，零件如下圖所示：要加工此窗口，可以看出膀跌，機(jī)床應(yīng)該完成一個在XZ遭商、YZ平面上2軸聯(lián)動的插補(bǔ)和一個主軸的擺頭動作。由于要使刀具和加工面垂直捅伤，必須使主軸完成一個擺頭動作劫流，有擺頭，就牽扯到擺長等一系列的多軸加工題目丛忆。因此要使用多軸程序的編制手段來完成困介，編程和機(jī)床調(diào)試難度大，給程序編制者和機(jī)床操縱者提出了更高的要求蘸际，在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到保證機(jī)床安全等方面的因素徒扶，需模擬加工過程粮彤，多次空切，確保程序無誤姜骡，才能進(jìn)行正式加工蓝漏。此外，多軸的程序算法相當(dāng)復(fù)雜勃经，需考慮擺長等因素的影響吭匀，針對某一機(jī)床必須有特定的后處理食云，但后處理往往由于算法和控制位置的不同，以及計(jì)算穩(wěn)定性方面的影響螺城，經(jīng)過軟件后處理所得的程序在控制精度方面經(jīng)常難以滿足零件圖紙精度的要求痒池。

　　分析可看出，造成編程難度增加的直接原因是斜面的出現(xiàn)躬伐，因此凉陌，假如可以使加工平面與斜面重合，那么此類題目就轉(zhuǎn)化為一個兩軸半加工的編程題目吵墅，編程難度大大降低埠浩。因此，可以想到公遭，首先使用機(jī)床的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換功能(G68指令)來使加工平面與斜面重合屠伴，第二使用刀具長度補(bǔ)償指令(G432)，在斜面的垂直方向加上刀長禁灼，經(jīng)過以上處理后管挟，使斜面加工題目轉(zhuǎn)化為平面加工來解決，從而編程難度大大降低匾二。若同時需要加工多個斜面時哮独，只需轉(zhuǎn)動C軸到C0(工作臺的零位，該零位方向與主軸擺動方向相同)察藐，再通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和加刀長來實(shí)現(xiàn)加工皮璧。假如加工外形比較簡單，通過手工便可以完成編程工作分飞。從而使得在數(shù)控機(jī)床一次裝夾中悴务，實(shí)現(xiàn)在多個斜面、多個工位譬猫、多次換刀的加工變成可能讯檐。

　　程序結(jié)構(gòu)如下：

　　％

　　N0100O0008(程序名)

　　N0102M6T1染服；(換刀)

　　N0104G0G90G56X400Y200Z260B0C0别洪；(運(yùn)動到參考點(diǎn))

　　N0106G432X200Z150H1Bω；(在垂直于斜面的方向加刀長)

　　N0108M3S3000菱拙；(主軸正轉(zhuǎn))

　　N0110M8敏栽；(打開切削液)

　　N0112G68X188Y0Z60I0J1K0Rω；(坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換团尿，ω為主軸從零轉(zhuǎn)到與斜面垂直時所轉(zhuǎn)動過得角度)

　　……

　　N0200G69瓦轧；(坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消)

　　N0202G492X200Z300；(斜面刀具補(bǔ)償取消，運(yùn)動到安全位置)

　　N0204M9够堆；(切削液關(guān))

　　N0206Cα关灰；(C軸旋轉(zhuǎn)，α為所要加工的第n個斜面的垂線與C0位置所夾的最小角度)

　　N0208G0G90G56X400Y200Z260B0C0吩秫；(運(yùn)動到參考點(diǎn))

　　N0210G432X200Z150H1Bωn犬岔；(在垂直于斜面的方向加刀長)

　　N0212G68X188Y0Z60I0J1K0Rωn；(坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換蚪桐，ωn為主軸從零轉(zhuǎn)到與斜面垂直時所轉(zhuǎn)動過得角度)

　　……

　　N0200G69佣今；(坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消)

　　N0202G492X200Z300；(斜面刀具補(bǔ)償取消紫侵，運(yùn)動到安全位置)

　　N0204M9靠汁；(切削液關(guān))

　　N0204M30；(程序結(jié)束闽铐，返回到程序頭)

　　3蝶怔、復(fù)雜斜面加工的進(jìn)一步討論

　　再討論第二個題目，可以看到兄墅，固然在上述討論中實(shí)現(xiàn)了斜面加工踢星，但是僅限于在斜面上打孔、鏜孔隙咸、攻絲沐悦、銑削由直線和圓弧構(gòu)成的簡單外形，局限于手工編程五督。假如銑削外形比較復(fù)雜藏否，如在斜面上銑削方程曲線，三維曲面充包、刻字副签，又該如何往編制程序？

　　類似的這些外形即使在平面上加工時基矮，手工編程也是無法做到的淆储，只有通過CAM軟件來完成。通過對機(jī)床和CAM軟件的仔細(xì)研究熬慎，摸索出一套軟件編程結(jié)合手工編程的辦法來完成此類零件的加工編程的有效途徑恍像。

　　分析可知，在普通的三軸銑編程中鳖建，刀軸方向始終與XOY平面垂直阵蔚，但是當(dāng)主軸偏離原來的豎直方向時，刀具平面發(fā)生傾斜時杈鸵，如何才能使在XOY平面上天生的程序在斜面上正確運(yùn)行。分析可知，盡管坐標(biāo)系發(fā)生了旋轉(zhuǎn)吠冒，但是假如使在XOY平面上所做圖形(a)在原坐標(biāo)系中的相對位置與斜面上要加工的外形(b)和新坐標(biāo)系中的相對位置保持一致紧视，那么在XOY平面上所天生的程序可直接應(yīng)用到斜面加工中。根據(jù)機(jī)床擺頭動作對圖形位置的影響焙恬，分析可知硝荚，在XOY平面上作圖時，應(yīng)使圖形以編程原點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心逆時針旋轉(zhuǎn)90°(旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)根據(jù)機(jī)床等具體情況來定)琢窗，這樣就使在CAM軟件中的圖形位置與實(shí)際加工的位置保持一致焙蹭。通過添加和修改程序頭和程序尾，即增加坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和斜面刀具補(bǔ)償嫂伞，就使得軟件編程和手工編程結(jié)合起來孔厉，從而實(shí)現(xiàn)了在斜面上銑削方程曲線，三維曲面帖努、刻字等任意復(fù)雜外形的加工撰豺。

　　通過在實(shí)際加工驗(yàn)證，證實(shí)該方法在機(jī)床功能及行程的許可范圍內(nèi)應(yīng)用該種方法編程可實(shí)現(xiàn)任意斜面上任意復(fù)雜外形的加工編程拼余。

　　4污桦、結(jié)論

　　在本廠型號產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，多次應(yīng)用該方法解決了多項(xiàng)加工困難匙监，為斜面類零件的加工提供了一條全新的解決途徑凡橱，不僅進(jìn)步了斜面類零件的加工精度和加工效率，并且為工廠帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益亭姥。

　　綜上所述稼钩，此種編程方法的主要上風(fēng)體現(xiàn)在一下幾個方面：

　　(1)解決了斜面類零件的數(shù)控加工題目

　　(2)解決了斜面加工的精度題目

　　(3)簡化了斜面加工的編程題目

　　(4)解決了在斜面上銑削任意復(fù)雜外形的加工題目

　　(5)進(jìn)步了斜面加工程序控制精度題目

　　編程思路的轉(zhuǎn)變，不僅使編程者在編程思維模式上有更新的熟悉致份，而且在開發(fā)機(jī)床性能晶襟，進(jìn)步數(shù)控機(jī)床的使用率方面也發(fā)揮出不小的作用。此加工思路提出挣仅，解決了多種型號產(chǎn)品相關(guān)零件的加工及加工精度題目笼肴，為進(jìn)一步提升總體產(chǎn)品的性能提供保證，為型號產(chǎn)品的加工逐步走向數(shù)字化做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)胀司。

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