大弧面四軸如何加工

本文針對臥式四軸機床上加工大型弧面的一種新的方法進(jìn)行了系統分析，建立了數學(xué)模型，編寫(xiě)了全參數化宏程序，提高了弧面的加工效率，保證了產(chǎn)品的加工品質(zhì)。

（1）數學(xué)模型分析  圖2中三張圖片分別為工件裝夾初始位置、加工初始位置和加工終點(diǎn)位置三種狀態(tài)下的示意圖，其中O點(diǎn)為工作臺的中心位置，A點(diǎn)為加工的起始位置，B點(diǎn)為終止位置，C點(diǎn)為圓弧的初始位置

如圖2所示，把X、Z軸零點(diǎn)設置在工作臺中心位置，Y向零點(diǎn)設置在弧面的頂端。計算加工位置，然后沿Y向切削一次，依此往復，直至加工到終點(diǎn)位置。

（2）宏程序編制 程序邏輯控制圖如圖3所示。先對各參數賦值，然后依據弧面中心的坐標數值，對其所在的象限進(jìn)行自動(dòng)判別。對象限判別的目的是為了計算圓弧中心和工作臺中心（零點(diǎn)位置）連線(xiàn)與Z軸正向之間的夾角。最后，進(jìn)入加工階段，開(kāi)始按宏程序進(jìn)行往復加工。

宏程序采用西門(mén)子系統指令進(jìn)行編制計算，零點(diǎn)在工作臺中心，Y向零點(diǎn)在工件的上表面，工作臺每轉0.5°，沿母線(xiàn)進(jìn)給一次，需步進(jìn)36次。經(jīng)過(guò)計算，加工殘余高度為0.007 1mm，滿(mǎn)足技術(shù)要求。程序如下：

G54；設定坐標系

G64；啟動(dòng)連續切削模式

SOFT；圓滑增減速打開(kāi)

FFWON；前饋控制打開(kāi)

T1D1；調用φ50端面銑刀，選擇1號刀具，調用1號長(cháng)度補償；用Vericut仿真時(shí)更改為T(mén)1M6

G0 X300Y60；初始定位Z500；快速運動(dòng)到安全位置S1300M03；

R1=100；初始裝夾位置R745圓弧中心X坐標

R2=-515；初始裝夾位置 R745圓弧中心Z坐標

R3=-9；加工初始狀態(tài)角度初值

R4=745；工件圓弧半徑

R5=280；弧面長(cháng)度

R6=25；刀具半徑 

R7=-1；方向控制變量，初始向下，設置為-1

R8=R7；圓弧中心位置判斷及初始角度計算

R11=SQRT(R1*R1+R2*R2)；圓弧中心相對工作臺中心旋轉半徑

R 9 = A S I N ( R 1 / S Q R T ( R 1 * R 1 + R2*R2))；

IF  R1<0 GOTOF BB1；滿(mǎn)足條件跳轉，否則進(jìn)行一、二象限角度判別

IF R2<0 GOTOF  AA1；

R10=R9；第一象限角度判別計算

GOTOF  BB；完成后跳出判別區域 AA1：

R10=180-R9；第二象限，角度判別計算

GOTOF BB；完成后跳出判別區域BB1： 

IF R2<0 GOTOF AA2；第三、四象限初始角度判別

R10=R9

GOTOF  BB

AA2:

R10=-180-R9；判別結束

BB：

G1 B=R3；

R16=R11*SIN(R10-R3)；圓弧中心X坐標值

R17= R11*COS(R10-R3)；圓弧中心Z坐標值

TRANS  X=R16  Z=R17+R4；坐標偏移

G01Z0F2000；Z軸定位

G01X0F1500；X軸定位

G01Y=0-8*R6*1.2+(R8+R7)*(R5+ R6*2.4)/2；數字1.2為單邊延伸系數。2.4為兩邊總延伸系數。

R7=-R7

R3=R3+0.5；度數遞增

IF R3<=9 GOTOB BB；滿(mǎn)足條件跳轉

TRANS；坐標偏移取消

G0Z=IC(200)；Z向退刀

X300Y300；移動(dòng)到安全位置

G1C0F3000；工作臺旋轉至初始位置

M05；主軸停止

M09；冷卻液關(guān)閉

M30；程序結束，系統復位

程序相關(guān)說(shuō)明：

①在ZOX平面內進(jìn)行角度計算，Z為橫軸，X為縱軸。②注意工作臺旋轉時(shí)，順時(shí)針為正，而坐標系逆時(shí)針旋轉 為 正 。③ 圓 弧 初 始 位 置 坐 標值，通過(guò)對刀確定。④工作臺的中心坐標，建議使用基準塊進(jìn)行校準，這樣有利于減少零件的加工誤差。

在仿真軟件Vericut中對宏程序進(jìn)行了仿真模擬，效果如圖4所示。

3. 結語(yǔ)

本文提出一種比較高效的大型弧面加工方法，建立了加工數學(xué)模型，編寫(xiě)了通用的全參數化往復加工宏程序，針對不同的弧面，具有很好的適應性。經(jīng)實(shí)際加工驗證，相比傳統的加工方法，弧面精加工效率提高了8倍左右。另外，加工過(guò)程更加平穩，加工品質(zhì)得到很大程度提升。

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