加工圆弧倒角的新方法

2015-12-06汉川数控机床股份公司陕西汉中723003赵小东

金属加工(冷加工) 2015年24期

关键词：表面质量圆弧数控机床

■ 汉川数控机床股份公司（陕西汉中 723003）赵小东

加工圆弧倒角的新方法

■ 汉川数控机床股份公司（陕西汉中 723003）赵小东

本文介绍了一种铣削圆弧的编程技巧，此编程可用于同类零件的加工，简单实用、易操作。

1. 问题产生的原因

在零件加工过程中，经常遇到零件棱边有圆弧，对于要求尺寸不高、圆弧不大的，常规办法可能让钳工修成，但对于圆弧比较大或者精度及外观要求比较高时，往往是在机床上加工。车间每天都从事各种零件的加工，经常遇到各种棱边圆弧的铣削，在没有用数控机床以前，往往是在普通卧式铣床上采用传统的方法，以凹R成型刀具滚压形成，但圆弧大小取决于成型刀。零件的种类较多，而且都是小批量生产，使用这种方法，不仅刀具成本比较高且效率低，不能适应生产需要。

在数控机床上，通过软件编程，使用球刀进行三轴插补铣削，无论圆弧多大、精度多高，通过数控程序都能较快满足要求。从事数控加工程序编制多年，积累了一定的经验，现将自行编程的铣削圆弧技巧进行介绍。

在加工零件时，经常遇到铣圆弧面和铣斜面（见图1），有时要求公差和表面质量比较高时，利用编程软件后置处理生成的程序是X、Y、Z三轴插补移动，在加工过程中受机床不同系统的影响，加工出来的表面质量不同，尤其是在使用三菱机床加工时，系统中用G64恒速切削功能不起作用，所以加工零件的表面粗糙度很难达到理想状态，另外，在用软件编程时经常会遇到如图2所示的情况：刀具在沿着圆弧一周往下铣削时，越往下刀轨越粗，而且刀具实际并没有完全下达圆弧最下缘，单单这一个路径铣削出的圆弧表面质量就不是很好。为了解决这个问题，需增加一个等高侧边铣削程序，两个程序结合起来，才能将圆弧完整铣好。就算是铣一个很小的零件，后置处理器生成的程序往往很大，程序在FANUC系统或三菱系统中都装不下，需要在线加工，更麻烦的是，看着很简单的加工内容，却需要专业的编程人员根据零件不同外形、不同圆弧，针对每一个具体的尺寸做造型，然后做路径，生成数控程序，上机床加工。

图 1

图 2

2. 解决措施

为解决上述问题，通过反复分析、画图及数学计算，总结出一种规律（见图3），并得出以下结论：

图 3

在三轴数控机床上，刀具轴为Z轴，刀具在XY平面内插补铣削；Z作为自变量，ΔZ=C（常数），即为刀具补距；α=F（Z）+C，α与Z呈现反正弦曲线变化；X=F（α）+C，Y=F（α）+C，X、Y与α呈现正弦曲线变化；编程思路：刀轨在XY平面内走的是直线，是随着Z值的变化而变化，刀轨在XZ平面内走圆弧，连接两点，但是圆弧起始点和终点及半径都随着Z值的变化而变化。

以图4为例，用φ10mm的球头刀铣一周边R3圆角：工件零点X、Y为工件中心，Z零点为工件上表面。

图 4

编写程序如下：

N2 G54 M3 S2000

N4 G0 X0 Y0

N6 Z5.

N8 #1=0. （工件上表面Z0）

N10 #2=50. （工件X方向1/2）

N12 #3=32. （工件Y方向1/2）

N14 #4=3. （圆弧R=3mm）

N16 #5=5. （球刀半径5mm）

N18 #7=0 （初始值清零）

N20 #8=#4+#5

N22 #9=#3-#4

N24 #10=-1.0

N26 #11=#2-#4

N28 G0 X[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Y#9

N30 G1 Z#1 F200

N32 G18 G3 X[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Z#1 R[#8] F1000

N34 G17 G1 Y-#9

N36 G2 X#11 Y-[#3-#4+[#8]*SIN[#7]] R[[#8]*SIN[#7]]

N38 G1 X-#11

N40 G2 X-[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Y-#9 R[[#8]*SIN[#7]]

N42 G1 Y#9

N44 G2 X-[#11] Y[#3-#4+[#8]*SIN[#7]] R[[#8]*SIN[#7]]

N46 G1 X#11

N48 G2 X[#2-#4+[#8]*SIN[#7]] Y#9 R[[#8]*SIN[#7]]

N50 IF [[#1] GT [#10] ] THEN #6=0.05

N52 IF [[#1] LE [#10] ] THEN #6=0.1

N54 #1=#1-#6

N56 #7=ACOS[[#4+#1+#5]/ [#4+#5]]

N58 IF [#1 GE –[#8]] GOTO 32

N60 G0 Z120.

N62 M05

N64M30

上述宏程序可以做成一个固定模板，每次加工不同零件外形、不同大小圆弧及不同直径刀具，通过对#2、#3、#4及#5，即零件的长、宽、圆弧R及刀具直径的设置，就可以运行此程序加工出需要的圆弧。就像每种数控系统自身设置的钻孔循环和铣槽循环一样，机床操作者手工就可以做到，不需要专门的编程人员去做，省去了很多时间，便于生产，极大提高生产效率。