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[资料] 车削加工中圆弧车刀的干涉问题

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发表于 2011-7-13 23:52:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1 问题的提出" T) \0 j% l# N$ [9 N+ _
2007123151949.gif
5 {3 D: j, K& V2 a图1 普通车床用定型车刀车削圆弧形轮廓1 r! P* Y+ D3 F8 Z* o
在普通车床的车削加工中,圆弧的车削通常是采用手工凭经验进行车削的方法来完成,或者用定型车刀进行车削(如图1所示)。前者很难保证力口工精度;后者对刀具的要求比较高,主要是刀具的形状需要与工件的形状完全吻合。对于小批量多规格的生产,刀具的制造成本高。3 l2 U) k% g7 P1 d' e9 y( ~+ v7 a( x# _
2007123152019.gif
. ^" h; W3 C! o& F% A/ m图2 普通外圆车刀的外型# B: b/ z! ~" d$ c8 f$ U3 u
随着数控技术的快速发展,对于轴类零件的圆弧形轮廓,人们采用数控车床对其进行加工,而使用的刀具为普通外圆车刀(如图2所示),取得了一定的效果。用这种加工方法加工的圆弧形外廓的走刀轨迹很准确,但其加工的型面位置受到一些限制,加工的型面只能是第二象限的型面(车床只能够加工第一、二象限的圆弧型面),如果是跨象限的型面就有可能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。
1 e1 j6 e) Y+ @6 y 2007123152140.gif 6 B* I6 W/ G9 y. Z8 ?
图3 普通外圆车刀的干涉5 v- M6 F# i. r, J% O$ i
因此,我们通过分析,采用了在数控车床上用圆弧车刀(如图1所示)对圆弧形外廓进行加工,& c1 ^% @: ?# {$ m. W+ x
圆弧车刀加工的工件虽然很漂亮但依然存在千涉问题。本文试图用编程的方法解决圆弧车刀的干涉问题。' A) l2 p3 A+ d/ w4 _! Y
2 车刀的走刀轨迹分析
4 ^  s$ L, }4 D8 ^; T3 n下面以图4所示零件为例对车削圆弧的走刀轨迹进行分析。通常情况下,用手工编程的方法所编的加工程序都类似以下程序(只编制圆弧加工程序):7 X7 U5 N6 K( A
N100 M06 TO101;
; i, Y9 k# e) f, M) q01号刀具为圆弧刀具) c1 l$ n( H, v1 H. F; O
N110 G00 X22 Z-16;
8 b( z5 \7 v8 O/ l' x快速接近圆弧起始点
/ Z8 |2 H3 Q, x- ?& B* Y  AN120 GO1 X20 Z-16 F200 S500;
& X% p; e4 G6 Q5 B, Z" |2 D进给到圆弧的起始点
+ C+ X, E. s9 ^$ FN130 G02 X20 Z-34 I12 K-9:0 Z# u8 F# A, \% ^
顺时针加工圆弧* B- ~5 P. Z3 \6 B
N140 G01 X22 Z-34;
4 s4 K0 u1 A# L5 r9 O. \- g9 e径向退刀+ p- Q9 X  i0 i& b) H  ~- Q
2007123152738.gif
7 h/ }5 s* Q" D: \2 N1 S图4 轴类零件的圆弧形轮廓
% v( n) j& Q4 C 2007123152747.gif 4 @5 O, z% p% e
图5 尖刀加工圆弧型面+ L" \* J) ?8 z* S$ y' |) V8 X, g
加工后的零件凭肉眼看,圆弧的轮廓类似于所要求的圆弧,外观很好。但是用卡尺测量不难发现,加工出来的圆弧并不满足图纸的设ito求,圆弧的起点与终点的距离沿Z轴方向总是变大。分析尺寸变大的原因,发现圆弧刀具与实际工件圆弧面发生了千涉,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,基本能够达到设计要求。在精度、刀具强度等各方面条件许可的情况下,确实有一些圆弧面完全可以用尖刀刀具来完成。但是,这种情况是有限制条件的。除了表面粗糙度等各方面的限制,还有尖刀刀具角度的限制等。
5 q' ~+ b' {! \& n# ^; a如图6所示,假设起点为A点,终点为B点,最高点为C点。尖刀刀具的刀位点是按照圆弧ACB走刀的。取圆弧ACB中的任意点D来分析。当尖刀的刀位点在D点接触圆弧时,连结OD,经过D点作圆弧ACB的切线L2,再作Z轴的垂直线L3,L2与L3形成一夹角a,圆弧各点的斜率都不相同,从A到C,切线L2的斜率逐渐减小,而这些切线与L3的夹角却逐渐增大,即a逐渐增大。& t. o5 a; |+ k8 W; h* j
2007123152810.gif
- k+ z& z3 e% B. I8 K图6 尖刀干涉分析图' {* Q7 \: C9 @" ^
2007123152820.gif
4 z* @+ D9 y9 ?! y图7 圆弧刀加工原理图& U& ]8 S. K/ E9 Q, Z( A" N! P8 _, h
* j; g5 p0 {1 m7 r5 t
尖刀刀具有一定的角度,我们定义尖刀的刀背与Z轴的垂直线所成的夹角为b,刀具装夹完毕后,P的值就固定不变了,a与b就决定着刀具与圆弧面是否发生干涉。从图6中很容易得出:当a>b时,刀具与圆弧面不发生干涉;当a
发表于 2012-6-10 11:11:57 | 显示全部楼层
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