圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序- .pdf

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序 德州联合石油机械有限公司 山东2 5 3 0 3 4 侯祖刚 白广辽 摘要 圆柱体 表 面分布 的侧孔 一般要进行孔 口倒 角处理 通过 实践和摸索 归纳总结 了圆柱体侧 孔相贯 线的几何 性质和特征规 律 以此 为基础 编制 了孔 口倒角宏程序 利用数控铣床的曲面加工优势 顺利完成相贯线倒角的铣削加工 大幅提 高生产效率 机 械 加 工 中 经常 会遇 到 圆 柱体表 面沿圆周分布的侧孔 孔 口 呈相贯 线形状 为 了便于装配和操 作安全 一般要进行倒角或 圆角过 渡处理 圆柱体侧孔相贯线倒 角 至今没有成 熟的切削加工方法 工 人 师傅 一般采用手工修磨倒钝 的方 法 效率 低 精度也没有保证 本 人通过 实践和摸索 归纳总结 了相 贯线的 几何性 质和特征规律 以此 为基础 编制了倒角宏程序 利用 数控铣床 曲面加 工优势 顺利完成 相 贯 线 倒 角 的铣 削加 工 技 术交 流 希望对大家有所帮助 1 加工方案 国外的 一批 零件 见 图 I 圆柱体 上分布有两个正交的侧孔 图样 要求 孔 口保 留3 mm 4 5 倒 角和 5 mm圆角 用 户要求特 别苛 刻 每 一个加 工环节 都严格按 图 样检验 相贯线倒 角一 度成 为制 约 生产的瓶颈 靠手工打磨 抛光的方 法 明显达不到 图样要求 工艺人员 第一时 间想到的加工 方案就是利 用 数控设备铣削倒 角 从理论 上讲 圆柱体侧孔相贯线是一 圈有规律 的 空 间三维 曲线 三轴联动 的数控铣 床或者加工 中心完全 可以加 工 现 实情况是公司现有 的数控 系统都 不 具 备相贯线插补功能 自动 编程需 要正 版的 C AM软 件和 专用 的后 处 理模块 少则十几万元 的费 用 企 业一次性投资太大 从生产 实际出 发 充分利 用F ANUC系统内置的宏 程序功能 完成相贯线 倒角的描述 和定义 是手工编程的关键 2 编程思路 由工 件三视 图 见 图2 可 以 看 出 圆柱体侧孔相贯 线为前后左 右对称的封 闭空 间曲线 相 贯线的 图1 零件立体图 避 图2 侧孔相贯线编程示意图 投影 在XY 平 面 是一 个完 整 的 内孔 圆 在 平面是一段高低起伏的椭 圆弧 曲线 两者结合 很难 用简捷 的数学方程式来表达 即使 设计人 员绘 图时也要采用描 点连线 的近似 画法 相贯线 倒角 的确不 是一件 容易的事 我们可 以借 助计 算机绘 图软件 将相贯线转化为不 同视 角 的 图形 引导 启发编程 员的创新 思 维和破解能 力 编程 的第一步是寻 找突破 I 1 正确定义相贯线 的轮 廓 路径 静下心来 站在数控加 工的 角度重新审视相贯线 的几何特征 逐一分析 各个击破 会发现事情 并没有想象 中的那 么复杂 编程 的 难点 并不在于相贯线 的曲率 公式 和计算方法 而在于 编程者 如何对 加工路径进行合理的认识和分 解 本例中宏程序 的编程思路 是以 平面的侧孔 圆角度为单位 将相贯 线等 分成 1 2 0 段三 维线段 以变 量 控制数控机床 的三个坐标轴沿 三维 线段移动 对变量赋 值并设 置相互 之 间的参数方程和逻辑关 系 这样 就完成 了宏程序 的主题 和框 架 仔 细观察 会发现相贯 线上每一 点所 对 应 的坐 标 位 置 都 有 着 必然 的 联 系 根据相贯线 的投影特征 刀具 在XY 平 面按 圆弧插 补编 程 以侧 磊 冷 加 工 胱 枷 6 7 孔 圆起始 角度 为 自变量 每 增 加 3 移动一个R 2 5 mm圆弧线段 圆弧终 点随着起始 角度的递 增不断 变化 最终描述 出一条 5 0 1T im的 整 圆轨迹 在右侧Y Z 截面视 图中 轴与 圆柱 体轴线重合 z 轴 与 y 轴 保持 唯一的 函数关 系 编程 中可以 根据 圆柱体半 径和 轴 变量值 运 用勾股定理几何公式 计算 出相贯 线上任意一 点的z 向坐标 值 平 面的 圆弧进给 与Z 轴联 动 执 行标 准的 螺旋线段 插补 1 2 0 段螺旋线 段首尾相连 循序渐进 即可完成 相贯线路径的编制 3 3 mm X 4 5 倒角宏程序 4 5 倒角有专 用的成形铣 刀 倒 角 时利 用 刀具 的 4 5 侧 刃 以 线接触 的切 削方式铣 削倒角 编程 员只需 定义倒角深度和相贯线 的轮 廓路径 输 出一 圈的加工轨迹 即可 实际加工时操作者以靠近相 贯线的刀尖为对刀基准 视情况调 整刀具的补偿值即可控制倒 角尺寸 的大小 下面程序以 圆柱体轴线和 侧孔 中心为G 5 4 加 工坐标系零 点 选用 2 0 mm倒 角立铣 刀 以轴向 刀尖为 刀位 点 沿相 贯线轮 廓加 工 倒角 见图3 变 量设置 1 0 侧孔 圆起 始 角度 值 2 3 角度 步进 值 3 3 倒角尺寸 l 8 2 5 侧孔半径值 1 9 5 0 圆柱体半 径值 T01 M 0 6 M 03 S1 0 00 G5 4 G9 0 G4 0 G4 9 GO X0Y0 G4 3 GO Z 1 9 一 3 H0 1 刀具定位 至倒 角深 度 G41 x 1 8 5 Y 5 D0 1 启动刀具 半径补偿 G 0 3 X 1 8 Y0 R5 F 3 0 0 9 0 圆弧 6 8 塘 M 参 Il 冷 加 工 进 刀 N1 O 1 I l 2 起始角度递 增 2 4 1 8 CO S I 脚坐标值计 算 2 5 1 8 S I N 1 y 车 自 坐 标 值计 算 2 6 S QR T 1 9 1 9 2 5 2 5 z 轴坐标值计算 G0 3 X 2 4 Y 2 5 Z 2 6 一 3 R2 5 F 3 0 0 螺旋线 段铣 削 I F 1 L T 3 6 0 GO T O 1 0 相 贯线 终 止条件比较 G0 3 X 1 8 5 Y5 R 5 F 3 0 0 9 0 圆 弧退刀 G 4 0 G O X 0 Y 0 取消刀具半 径补偿 G9 1 G2 8Z0 M 5M 3 0 4 5 mm圆角宏程序 与4 5 倒角相 比 倒 圆角的难 度更 大 很难找到专用的 刀具 只 能借 用合适的球头铣 刀进行三维铣 削 编程思路是将 Y Z 平面 的R 5 mm 圆角 按 圆心角度等分为4 5 份 按 照球 刀切削 刃与 圆角保持 切 点接 触 的加工方式 自下而 上分 层铣 削 每 层以切 削点的起始 角度为 自 变量 控制球 刀中心编程 轨迹 偏 离相 贯线轮 廓一定的距离 随着起 始 角度的增加 球 刀沿不同的相贯 线轮 廓逐 层铣 削 用 曲线编织 曲面 的原理拟合圆角 编程时必须将 圆 角过渡和相贯线轮廓联 系在一起综 合分析 叠加相关的变量 重新 确 定变量之 间的 函数关 系和数学 方程 式 下面程序以 圆柱体轴 线和 侧孔 中心 为G5 5 II T 坐标 系零点 选用 1 0 mm球头立铣 刀 以球 心为 刀 位 点 直接按 刀具 中心轨迹编程 沿相 质线轮廓铣 ll R 5 mm圆角 见 图4 变量 设置 样 1 0 y 平面相 贯 线起 始角度值 2 3 相贯 线 角度步进 值 3 5 孔 口圆 角半径值 7 5 球头 铣 刀半 径 值 1 1 0 Y Z 平 面R 5 mm圆角起 始角度值 1 2 2 R 5 m m圆角分 层铣 削角度步进 值 1 8 2 5 侧 孔半 径值 1 9 5 0 圆柱体 半径 值 T0 2M 06 M 0 3 S1 0 0 0 G5 5 G9 0 G4 0 G4 9 GO X0Y0 GO G 4 3 z 1 9 3 H0 1 球刀定位 至倒圆角起始深度 N5 8 7 3 X COS 1 1 样 3 xY 平面侧孔编程半 径偏 移量 6 3 一 7 3 S I N 1 1 y z 平面 球 刀深度偏移 量 GO 1 X l 8 一 8 5 Y一 5 Z 群1 9 6 1 F 3 0 0 定义每层起始位置 图3 倒角编程示意图 图4 圆角编程示意图 G0 3 X 1 8 一 样 8 Y0 R 5 F 3 0 0 9 o 圆 弧进 刀 N1 0 1 1 样 2 相贯线起 始 角度递增 2 4 样 1 8 一 样 8 COS 1 鼬坐 标值计算 2 5 l 8 8 S I N 1 y 车 由 坐标值 计算 2 6 S QRT 1 9 1 9 2 5 2 5 z 轴坐标值计算 G03 X 2 4 Y 2 5 Z 舟 2 6 6 R2 5 F 3 0 0 螺旋 线段铣削 I F 1 L T 3 6 0 GOT O 1 0 相贯线 终止 条件 比较 G0 3 X 1 8 8 5 Y5 R5 F 3 0 0 9 0 圆弧 退刀 1 0 相 贯线起 始角度值 清零 l 1 1 1 1 2 l R 5 mm起始 角 度递增 J F 撑 1 1 LE 9 0 GO T O 5 I R 5 mm圆 角终 止条件 比较 GOX0Y0 G91 G2 8Z0 M 5M 3 0 5 加工误差分析 本 例 中宏程 序 以 1 2 0 份螺旋 线 段定 义 圆柱 体侧 孔 相 贯 线轨 迹 刀具 在 y 平面以R 2 5 mm圆弧拟合 5 0 mm整圆 不存在轮廓误差 在Y Z 平面 以正余弦 曲线拟合椭 圆曲 线 误 差均布在等分线段 内 对倒 角尺寸的影响很小 完全可以满足 加工要求 圆角 曲面加工 中 球头 铣刀最大的特点就是 圆滑过渡 根 据 曲线拟合 曲面的经验 使用和 圆 角半径相近的球头铣 刀 可 以最大 限度地减小 刀痕 铣削过程 中选择 合适的切削用量和进退 刀方式 兼 顾加 工效率 即可 以获得很好 的表 面粗糙度值 6 结语 通 过程序模拟和加工验证 圆 柱体侧孔相贯线倒 角取得 了很好 的 加工效果 形状精度和 倒角尺 寸基 本上符合 图样要求 得到 了用 户的 认可 与软件编程相 比 本例 中宏 程序的最大优势在于 随机应 变 打 破直线 段拟合 曲线 的传统观 念 灵 活运用 螺旋线 段拟 合相贯线轮廓 将误差控制在 最小的范围内 具 有 很 高的实用价 值 当工件尺寸和刀 具规格 改变时 只需更改相应的变 量值 即可达 到通用的 目的 内孔 相 贯线 倒角方法与之大体相 同 需 要专用 的T 形 刀具 编程难 度更大 一 些 以后再做详述 参考文献 1 黄道业 数控铣床 加工中心 编 程 操作及实训 M 安徽 合肥 工业大学出版社 2 0 0 5 2 王爱玲 等 现代数控机床实用操 作技术 M 北京 国防工业 出版 社 2 0 0 5 3 冯志刚 数控宏程序编程方法 技 巧与实例 M 北京 机械工业 出 版社 2 0 0 7 4 陈海舟 数控铣削宏程序及应用实 例 M 北京 机械工业出版社 2 0 1 1 MW 收稿 日期 2 0 1 4 0 7 1 8 GC 4 3 2 5 和GC 4 3 1 5 钢件车削材质在汽车变速器生产中的应用 汽车 行业新 技术的 发展 层出不 穷 制造商也正面临着 质量 安全 性和 生产效率方面极高 的考验 山 特 维克可乐满采用I n v e io TM技术 的 新材 质GC 4 3 1 5 n GC 4 3 2 5 专 为支持 汽车 行业而设计 两种材 质均具有 非常出色的可靠性和加工安全性 变速器生产批量大 单个 零件 成本低 因此 为了获得更短的交货 时 间和更低的生产成本 诸如高加 工安全性 短生产 周期和 质量 一致 性的需求就显得至关重要 在 淬火 硬化之前需执行软加工 阶段车 削 钢件车削材质GC 4 3 1 5 与GC 4 3 2 5 展 示 出显著 的性能提升 能够提 供高 耐磨性和非凡的刀具寿命 稳定工况下 软加 工阶段车削 的首选材质是GC 4 3 1 5