數(shù)控銑進(jìn)給路線的確定
合理地選擇進(jìn)給路線不但可以提高切削效率究反,還可以提高零件的表面精度始衅,在確定進(jìn)給路線時,首先應(yīng)遵循數(shù)控工藝所要求的原則爹嘁。對于數(shù)控銑床胆中,還應(yīng)重點考慮幾個方面:能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求句担;使走刀路線最短,既可簡化程序段橡收,又可減少刀具空行程時間青蝗,提高加工效率;應(yīng)使數(shù)值計算簡單配评,程序段數(shù)量少世蕴,以減少編程工作量。
1 銑削平面類零件的進(jìn)給路線
銑削平面類零件外輪廓時再拴,一般采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削塘丝。為減少接刀痕跡,保證零件表面質(zhì)量诞外,對刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計澜沟。
圖1 刀具切入和切出時的外延
銑削外表面輪廓時,圖1所示峡谊,銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面茫虽,而不應(yīng)沿法向直接切入零件,以避免加工表面產(chǎn)生劃痕既们,保證零件輪廓光滑席噩。
圖2 內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出
銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時,若內(nèi)輪廓曲線允許外延贤壁,則應(yīng)沿切線方向切入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延(見圖2)埠忘,則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出脾拆,并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處莹妒。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時(見圖3)名船,為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口(見圖3(a)),刀具切入切出點應(yīng)遠(yuǎn)離拐角(見圖3(b))追祈。
圖3 無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出圖4所示為圓弧插補方式銑削外整圓時的走刀路線返乏。當(dāng)整圓加工完畢時,不要在切點處2退刀俐番,而應(yīng)讓刀具沿切線方向多運動一段距離香诽,以免取消刀補時,刀具與工件表面相碰撇熬,造成工件報廢庐丁。銑削內(nèi)圓弧時也要遵循從切向切入的原則仓煌,最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線(見圖5所示),這樣可以提高內(nèi)孔表面的加工精度和加工質(zhì)量榨凭。
圖4 外圓銑削
圖5 內(nèi)圓銑削
2 銑削曲面類零件的加工路線
在機(jī)械加工中熔徊,常會遇到各種曲面類零件,如模具郑迅、葉片螺旋槳等朽晓。由于這類零件型面復(fù)雜,需用多坐標(biāo)聯(lián)動加工令聂,因此多采用數(shù)控銑床方仿、數(shù)控加工中心進(jìn)行加工。
①直紋面加工
對于邊界敞開的直紋曲面街州,加工時常采用球頭刀進(jìn)行“行切法”加工兼丰,即刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的,行間距按零件加工精度要求而確定唆缴,如圖6所示的發(fā)動機(jī)大葉片鳍征,可采用兩種加工路線。采用圖6(a)的加工方案時面徽,每次沿直線加工艳丛,刀位點計算簡單,程序少趟紊,加工過程符合直紋面的形成氮双,可以準(zhǔn)確保證母線的直線度。當(dāng)采用圖6(b)所示的加工方案時霎匈,符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況戴差,便于加工后檢驗,葉形的準(zhǔn)確度高铛嘱,但程序較多暖释。由于曲面零件的邊界是敞開的,沒有其它表面限制波烘,所以曲面邊界可以延伸在摔,球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。
(a)沿直線進(jìn)給 (b)沿曲線進(jìn)給
圖6 直紋曲面的加工路線
②曲面輪廓加工
立體曲面加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀亥矿、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削方法唤吐。
兩坐標(biāo)聯(lián)動的三坐標(biāo)行切法加工X、Y锨飞、Z三軸中任意二軸作聯(lián)動插補诫幼,第三軸做單獨的周期進(jìn)刀,稱為二軸半坐標(biāo)聯(lián)動。如圖7所示针蜀,將X向分成若干段页更,圓頭銑刀沿YZ面所截的曲線進(jìn)行銑削,每—段加工完成進(jìn)給ΔX捷仓,再加工另一相鄰曲線锹嫌,如此依次切削即可加工整個曲面。在行切法中图云,要根據(jù)輪廓表面粗糙度的要求及刀頭不干涉相鄰表面的原則選取ΔX惯悠。行切法加工中通常采用球頭銑刀。球頭銑刀的刀頭半徑應(yīng)選得大些竣况,有利于散熱克婶,但刀頭半徑不應(yīng)大于曲面的最小曲率半徑。
圖7 曲面行切法
用球頭銑刀加工曲面時丹泉,總是用刀心軌跡的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程情萤。圖8為二軸半坐標(biāo)加工的刀心軌跡與切削點軌跡示意圖。ABCD為被加工曲面摹恨,Pyz平面為平行于YZ坐標(biāo)面的一個行切面筋岛,其刀心軌跡O1O2為曲面ABCD的等距面IJKL與平面Pyz的交線,顯然O1O2是一條平面曲線晒哄。在此情況下睁宰,曲面的曲率變化會導(dǎo)致球頭刀與曲面切削點的位置改變,因此切削點的連線ab是一條空間曲線寝凌,從而在曲面上形成扭曲的殘留溝紋柒傻。
圖8 二軸半坐標(biāo)加工 圖9 三坐標(biāo)加工
由于二軸半坐標(biāo)加工的刀心軌跡為平面曲線,故編程計算比較簡單央颈,數(shù)控邏輯裝置也不復(fù)雜藻清,常在曲率變化不大及精度要求不高的粗加工中使用。
三坐標(biāo)聯(lián)動加工
X械耙、Y拄抄、Z三軸可同時插補聯(lián)動。用三坐標(biāo)聯(lián)動加工曲面時扎输,通常也用行切方法。如圖9所示治东,Pyz平面為平行于yz坐標(biāo)面的一個行切面准击,它與曲面的交線為ab,若要求ab為一條平面曲線缔禾,則應(yīng)使球頭刀與曲面的切削點總是處于平面曲線ab上(即沿ab切削)胸立,以獲得規(guī)則的殘留溝紋。顯然像样,這時的刀心軌跡O1O2不在Pyz平面上绷觉,而是一條空間曲面(實際是空間折線)鄙荚,因此需要X、Y傲茄、Z三軸聯(lián)動毅访。
三軸聯(lián)動加工常用于復(fù)雜空間曲面的精確加工(如精密鍛模),但編程計算較為復(fù)雜盘榨,所用機(jī)床的數(shù)控裝置還必須具備三軸聯(lián)動功能喻粹。
四坐標(biāo)加工
如圖10所示工件,側(cè)面為直紋扭曲面草巡。若在三坐標(biāo)聯(lián)動的機(jī)床上用圓頭銑刀按行切法加工時守呜,不但生產(chǎn)效率低,而且表面粗糙度大山憨。為此查乒,采用圓柱銑刀周邊切削,并用四坐標(biāo)銑床加工郁竟。即除三個直角坐標(biāo)運動外玛迄,為保證刀具與工件型面在全長始終貼合,刀具還應(yīng)繞O1(或O2)作擺角運動枪孩。由于擺角運動導(dǎo)致直角坐標(biāo)(圖中Y軸)需作附加運動憔晒,所以其編程計算較為復(fù)雜。
圖10 四軸半坐標(biāo)加工
五坐標(biāo)加工
螺旋槳是五坐標(biāo)加工的典型零件之一硝迁,其葉片的形狀和加工原理如圖11所示高降。在半徑為R1的圓柱面上與葉面的交線AB為螺旋線的一部分,螺旋升角為Ψi锁龙,葉片的徑向葉型線(軸向割線)EF的傾角α為后傾角殷淮。螺旋線AB用極坐標(biāo)加工方法,并且以折線段逼近腺拗。逼近段mn是由C坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)Δθ與Z坐標(biāo)位移ΔZ的合成两靖。當(dāng)AB加工完成后,刀具徑向位移ΔX(改變R1)困碰,再加工相鄰的另一條葉型線耍俱,依次加工即可形成整個葉面。由于葉面的曲率半徑較大西龟,所以常采用面銑刀加工馒脏,以提高生產(chǎn)率并簡化程序。因此為保證銑刀端面始終與曲面貼合镣学,銑刀還應(yīng)作由坐標(biāo)A和坐標(biāo)B形成的θ1 和α1的擺角運動歌淹。在擺角的同時,還應(yīng)作直角坐標(biāo)的附加運動,以保證銑刀端面始終位于編程值所規(guī)定的位置上枝秤,即在切削成形點醋拧,銑刀端平面與被切曲面相切,銑刀軸心線與曲面該點的法線一致淀弹,所以需要五坐標(biāo)加工丹壕。這種加工的編程計算相當(dāng)復(fù)雜,一般采用自動編程垦页。
圖11 螺旋槳是五坐標(biāo)加工
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