车削加工中圆弧车刀干涉的问题.doc

车削加工中圆弧车刀的干涉标题1 标题标发起图1 平凡车床用定型车刀车削圆弧形形状在平凡车床的车削加工中，圆弧的车削通常是采取手工凭阅历举行车削的要领来完成，大概用定型车刀举行车削(如图1所示)。前者很难包管力口工精度;后者对刀具的要求比较高，重要是刀具的外形必要与工件的外形完全符合。对付小量量多规格的生产，刀具的制造资本高。图2 平凡外圆车刀的外型随着cnc技能的快速成长，对付轴类零件的圆弧形形状，人们采取cnc车床对其举行加工，而利用的刀具为平凡外圆车刀(如图2所示)，取得了肯定的结果。用这种加工要领加工的圆弧形外廓的走刀轨迹很精确，但其加工的型面位置受到一些限定，加工的型面只能是第二象限的型面(车床只可以或许加工第一、二象限的圆弧型面)，倘若是跨象限的型面就有大概在第一象限内受到刀具后角的干涉(如图3所示)而产生废品。图3 平凡外圆车刀的干涉因此，我们议决分析，采取了在cnc车床上用圆弧车刀(如图1所示)对圆弧形外廓举行加工，圆弧车刀加工的工件虽然很俊秀但依然存在千涉标题。本文试图用编程的要领办理圆弧车刀的干涉标题。2 车刀的走刀轨迹分析下面以图4所示零件为例对车削圆弧的走刀轨迹举行分析。通常环境下，用手工编程的要领所编的加工步骤都雷同以下步骤(只式样圆弧加工步骤)：N100 M06 TO101;01号刀具为圆弧刀具N110 G00 X22 Z-16;快速靠近圆弧肇始点N120 GO1 X20 Z-16 F200 S500;进给到圆弧的肇始点N130 G02 X20 Z-34 I12 K-9:顺时针加工圆弧N140 G01 X22 Z-34;径向退刀图4 轴类零件的圆弧形形状图5 尖刀加工圆弧型面加工后的零件凭肉眼看，圆弧的形状雷同于所要求的圆弧，表面很好。但是用卡尺丈量不难发觉，加工出来的圆弧并不悦足图纸的设ito求，圆弧的出发点与尽头的隔断沿Z轴方向总是变大。分析尺寸变大的因为，发觉圆弧刀具与实际工件圆弧面产生了千涉，从而影响了零件的精度和质量。为此，我们将圆弧车刀换成尖刀(如图5所示)来加工圆弧，根本可以或许到达计划要求。在精度、刀具强度等各方面条件允许的环境下，确实有一些圆弧面完全可以用尖刀刀具来完成。但是，这种环境是有限定条件的。除了外貌粗糙度等各方面的限定，另有尖刀刀具角度的限定等。如图6所示，假设出发点为A点，尽头为B点，最高点为C点。尖刀刀具的刀位点是根据圆弧ACB走刀的。取圆弧ACB中的恣意点D来分析。当尖刀的刀位点在D点打仗圆弧时，连合OD，议决D点作圆弧ACB的切线L2，再作Z轴的笔直线L3,L2与L3形成一夹角a，圆弧各点的斜率都不雷同，从A到C，切线L2的斜率渐渐减小，而这些切线与L3的夹角却渐渐增大，即a渐渐增大。图6 尖刀干涉分析图图7 圆弧刀加工原理图尖刀刀具有肯定的角度，我们定义尖刀的刀背与Z轴的笔直线所成的夹角为b，刀具装夹完毕后,P的值就稳固稳固了，a与b就决定着刀具与圆弧面是否产生干涉。从图6中很容易得出:当ab时，刀具与圆弧面不产生干涉;当ab时，刀具与圆弧面就产生干涉。b是稳固的，而a是变化的，以是，只要找出a的最小值与b举行比较，就能鉴定在整个加工进程中是否产生干涉。议决图6发觉，在肇始点a时a最小。a点在oc上的投影为e，连合ae。根据对顶角与直角的性子，可得出a=a。当e点与o点渐渐靠近，乃至重适时，a越来越小，最小时为0，而刀尖角度b是不大概为0，故用尖刀刀具加工圆弧时，圆弧的弧度受到肯定的限定。大略地说，一些圆弧用尖刀加工肯定产生干涉(圆弧cb与圆弧ac对称，如差错称，只要同样分析谋划即可)。用圆弧刀具加工圆弧面时采取本文的编程要领就不存在上述的限定条件，具体分析如下: 如图7所示，假设所加工的圆弧半径为R，圆弧刀具半径为r，由于刀位点(这里指刀具的顶点)总是在刀具圆弧中央轨迹的笔直方向上增大一个r，故在0点的笔直方向上取一点0，且00隔断为r。以0为圆心，R-r为半径作一圆弧，我们假设此圆弧便是刀位点的走刀轨迹。可以证实，刀位点按此圆弧走刀后，切削出来的零件形状便是半径为R的圆弧型面。证实如下：取刀位点轨迹上的恣意一点D，对应的刀具圆弧中央点为E。DE、00均为笔直于Z轴的直线DE/00又DE=00=r四边形0ED0为平行四边形D0/E0D0=E0平行四边形对应边平行且相称)DO=EO=R-r故我们假设的圆弧完全精确以是，弧ACB与弧AB所对应的中央角完全雷同，半径分别为R和R-r。弧ACB便是所必要加工的圆弧型面。3 出发点与尽头确实定从图7中可以看出，刀具圆心肇始点在A点，尽头在B点，故刀具的刀位点的肇始点、尽头分别为M、N。只要谋划出它们分别与A、B的位置干系以及O点的坐标就可以编程了。在图7中有:sinA0P=AP/A0=|Xa-X0|/R(Xa、X0为A点和0点的X轴坐标)AQ=A0sinAOP=(R-r)sinAOP=(R-r)|Xa-X0|/RX0=X0AQ=X0(R-r)|Xa-X0|/RXm=Xa-r=X0(R-r)|Xa-X0|/R-rcosA0P=0P/A0=|Za-Z0|/R(Za、Z0为A点和0点的Z轴坐标)PQ=AAcosAOP=|Za-Z0|/R由此M点的Z轴坐标可以议决A点的坐标与PQ的值谋划得到。同理可谋划出N点的坐标值。根据以上的谋划结果，就可以编写cnc加工步骤。以图4所示零件为例，重新谋划。选取圆弧刀具半径为=3，根据半径R=15及跨距为18，可得Xa=44。Xm=18.8Z，Zm=-17.8；Xn=18.8；Zn=-32.2步骤如下：N100 M06 T0202;02号刀具为所选圆弧刀具N110 GOO G90 X21 Z-17.8 M03;快速进给到指定位置N120 GO1 X18.8 Z-17.8 F100;径向进给圆弧肇始点N130 G02 X18.8 Z-32.2 R12;加工圆弧N140 GO1 X21 Z-32.2;径向退刀零件刀口工完毕后，议决严肃的查验.完全符合计划尺寸要求。议决多次重