数控车床加工大圆弧的方法研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

M ethod study of processing big circular arc in numericallycontrolled latheHoU Yan-bin(Bohai Shipbuilding Vocational Colege，Huludao 125005，China)Abstract：Numerically controled lathe has special features in processing complex style.This article analysesthe advanced technologies of processing big circular arc in numerically controled lathe.The article first studiesthe cutting tools by analyzing the problems in the processing of both pointed and circular arC lathe tools.It isconcluded that the circular arC lathe tool has an advantage in the processing.Then this paper introduces thefeatures of two kinds of technologies for processing big circular are，especially the leveling method of circulararc.Finally，this article discusses the processing programming，especially the most reasonable processing routeab out processing big circular arC.The article concludes the optimization scheme analysis by contrast analysis。

Key words：numerically controlled lathe；tool；process0 前 言数控车床广泛用于回转曲面、圆弧面、多台阶轴等工件的加工”.数控车床与普通车床相比在加工复杂零件。特别是由圆或非圆曲线构成的工件时，非常方便，而且具有很强的适应性，零件的加工精度也很高，产品的生产率也随之增强.同时对于大型的复杂型面的加工也更加方便快捷.由于科技不断发展，要求配套的产品也更加复杂化.其形状也越来越复杂 ，精度要求也越来越高，与普通机床相比，数控车床无疑占据了绝对的优势.数控机床在生产率和精度方面远好于-般机床[2-3]，尤其是圆挥工就更加的体现了数控车床的优点.但是在操控技术上给我们提出更高的要求，尤其在实际加工大圆弧时，如果加工工艺的选择不合理或缺少合适数控程序的话，往往给加工带来误差.实际研究表明，合理的刀具的选用、工艺的分析、程序编制收稿日期：2012-12-28作者简介：侯岩滨(1971- )，男 ，副教授，主要从事机电-体化设计等方面的研究。E-mall：hybdyx###163.com。

72 江西A-r-.大学学报 2013年 6月都会提高其加工的精度。

1 数控车削的刀具的合理选用对于大直径圆弧的加工有重大的影响1)数控车削常用的车刀数控刀 具要求很强的切削能力。同时具备良好的精度、足够的刚性，既要装夹调整方便，也要耐用度高。

在尖形车刀、圆弧形车刀这两种刀具中，数控机床在进行圆挥工中多采用的是尖形车刀。不仅是精车采用，在-般的零件的圆弧粗an-v时都可选用.数控机床在选用尖形车刀进行零件加工时，不仅要注意到尖形车刀的强度。还应考虑车刀刀具的主、副偏角的大小，以避免加工零件时车刀产生加工干涉.如果产生干涉，就会影响加工精度.但是，在大圆弧的加工中，使用圆弧形车刀进行的车削效果就比尖形车刀好.但加工时需要注意的是.圆弧形车刀的刀刃形状必须是线轮廓度或圆度误差很小 的圆弧。

2)数控加工大圆弧时减小刀具刀尖圆浑径对加工的影响虽然尖形车刀的刀尖刃磨成-定半径的圆弧过渡刃可提高刀尖的强度。并对提高工件的表面品质有益.但由于刀尖圆浑径的存在。使得刀具运行轨迹与被加工零件的表面形状产生-定的差异围。由此会引起被加工零件的径向和轴向尺寸误差。从而影响零件的加工精度.因被加工零件的表面形状各不相同，所以产生的问题也各不相同.因此 ，在精加工圆弧时必须旧能的控制其刀尖圆浑径的大邪其圆度误差.然后通过计算刀具的修正值给予修正.而计算刀具的修正值和控制刀刃的圆度误差是比较困难的事情.故精加工时常采用旧能小的刀尖圆浑径。以弥补圆浑径对精加工产生的影响。

3)加工大圆弧时刀尖中心高误差对车削加工的影响在任何情况下加工零件表面时。都应尽量减小刀尖中心高误差，因为刀尖中心高会影响车削加工精度.为了改善刀尖中心高误差对车削加工的影响.可采用如下的方法来进-步消除刀尖中心高误差的影响：应尽量采用标准化车刀或专门刃磨后的车刀.如刀尖等高的方刀体及不重磨车刀等，还可采用斜面错齿可调垫块或平行的标准垫片进行调整等。

2 加工大直径圆弧的数控车削的工艺方法1)车锥法先车圆锥 。切掉过多的余量，最后-刀走圆弧的路线切削圆弧从而成型。

2)圆弧层次切削法(1)保持圆弧始点、终点均处于不变位置，只改变半径 R.在零件加工-个凸圆弧，如图 1所示。

其 段的加工是采用过两点作圆弧，半径越小曲率越大的原则进行处理.因此在切削凸圆弧时，可以固定始点和终点，通过把半径 由小逐渐变大至规定尺寸进行加工.但要注意，圆浑径最小不得小于成品圆弧弦长的-半。

(2)改变圆弧始点、终点坐标 ，但保证半径 R不变.在零件上要加工-个凹圆弧 AB段，如图 1所示.此时。为了合理分配车刀的吃刀量，进-步保证加工质量，就需要采用等半径圆弧递进切削。

(3)对圆弧始点、终点坐标进行改变，同时，也使半径 产生相应的变化。

图 1 圆弧层次切削在零件右端加工-个半球 ，如图 1所示.为了保证加工精度，在该种情况下 ，走刀轨迹的半径 R必须要等于上次走刀半径 R与 Z(或 )方向的变化量az(ax)之差。

3 数控车床在加工大圆弧时其程序的编制方法程序的编制 ，对于数控加工尤为重要.但由于每个人的加工方法不尽相同，其编制加工程序也会因此而不同，但只要能有效的提高数控车床的生产第 34卷 第 3期 侯岩滨：数控车床加工大圆弧的方法研究 73效率。保证加工零件的精度.那么此程序就是好的程序.如何使程序更加合理选择合理的加工路线尤为重要。

1)分析零件图样、进行数学处理(1)标注尺寸换算.将图样上的尺寸基准、尺寸换算为编程坐标系中的尺寸，再进行下-步数学处理.分析加工轮廓的几何条件 ：主要 目的是针对图样上不清楚尺寸及封闭的尺寸链进行处理。

(2)尺寸链解算.弄清重要尺寸的允许变动量。通过解尺寸链达到。

(3)基点和节点的计算.基点的计算暴扣每条运动轨迹的起点或终点在选用坐标系中的各坐标值和圆弧运动轨迹的圆心坐标值.节点计算由计算机完成 。

2)合理确定加工大圆弧的走刀路线合理的确定走刀路线是数控加工程序编制的堕 量重点[81.在加工大圆弧时也是如此 .由于精加工切削程序走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，所以可以按照圆弧走刀.粗加工时的走刀路线确定及空行程的走刀路线确定需要重点考虑。

加工路线是指刀具从对刀点开始运动起，直到返回该点并结束加工程序所经过的路径.包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程.保证走刀路线最短可以节省整个加工过程的工作时间，还能减少-些刀具磨损及机床进给机构滑动部件的消耗.具体方法有：(1)阶梯法.如图2(b)所示 ，车削大余量工件的两种路线按 1-5的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。

(2)双向法.根据数控机床的加工特点 ，如图 2(c)还可以采用依次从轴向和径向进给，顺零件毛坯轮廓切削进给路线。

(b)图 2 走刀路线(3)特殊法.当采用尖形车刀加工大直径圆弧内表面零件时.安排两种不同的进给方法，其结果不-样 ，图 3(a)所示因切削时尖形车刀的主偏角为 100105o.这时切削力在 方向的较大分力 F将沿着图 3(a)所示的正 方向作用.当尖刀运动到圆弧的换象限处，即由负Z、负 向负 Z、正 变换时，吃刀抗力 FP与传动横滑板的传动力方向由原来切削量相反变为相同.若螺旋副间有机械传动间隙的，就有可能扎刀，如图3(c)所示.对于图 3(b)所示的第二种进给方法，因为尖刀运动到圆弧的换象限处，即由负Z、负 向正 、正 Z变换时，吃刀抗力 昂与丝杠传动横滑板的传动力方向相反，不会出现嵌刀现象.所以图3(d)的进刀方案较为合理19-堋。

3)加工大圆弧时，合理调用 G命令可以使程(b) (13) (d)图 3 尖形车刀的进给序段最少。

构成加工程序的各条程序即为程序段l.程序段的含义是指按照每个单独的几何要素 (即直线、斜线和圆弧等)分别编制出相应的加工程序，用最少的程序段数实现对零件的加工。提高编程工作的效率，减少出错的几率，从而达到优化程序的目的。

74 江西理工大学学报 2013年6月程序段减少。但必须要兼顾走刀路线最短.这是因为数控车床装置普遍具有直线和圆弧插补运算的功能，除了非圆弧曲线外 ，程序可以由构成零件的几何要素及由工艺路线确定的各条程序得到。

4 结 论实际加工大圆弧时，由于圆弧尺寸较大，给加工带来了诸多困难，如果加工不合理，会造成生产率低，精度也低的问题12埘.为了改变此状况，就要从上述几个方面考虑：合理的选用圆弧形车刀、采用车锥法及圆弧层次切削法的加工工艺、合理的编制程序.这样才会减少误差，提高生产率。