可轉(zhuǎn)位銑刀刀槽加工程序的參數(shù)化編程
時(shí)間:2011-05-21 08:34:55 來源:未知
1 引言
可轉(zhuǎn)位銑刀在機(jī)械、汽車、鐵道等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。為了提高刀具生產(chǎn)效率，必須縮短數(shù)控加工程序的編程周期，提高編程的準(zhǔn)確性和可靠性。
可轉(zhuǎn)位銑刀刀槽加工程序的編制一般可采用兩種方式：一種是在工作站利用CAD/CAM系統(tǒng)自動(dòng)編程；另一種是人工編程，即由編程人員分析圖紙、確定工藝路線、進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、編制程序并將程序手工輸入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。人工編程雖然比較經(jīng)濟(jì)、方便，但存在以下缺點(diǎn)：①編程時(shí)間長，每次編程均需重復(fù)上述步驟，需耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行繁瑣的數(shù)值計(jì)算；②準(zhǔn)確性和可靠性不高，編程人員必須進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算并手工輸入結(jié)果，很難避免計(jì)算或輸入錯(cuò)誤，另外程序需通過試切來驗(yàn)證其正確性，首件合格率低；③每加工一種產(chǎn)品均需編制相應(yīng)的刀槽程序，存放大量程序往往造成計(jì)算機(jī)內(nèi)存緊張，只能將程序保存在磁盤中，加工時(shí)再輸入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，這樣既浪費(fèi)時(shí)間，也不便于程序的管理與查找。
為克服人工編程的缺點(diǎn)，我們采用先進(jìn)的參數(shù)化編程方法實(shí)現(xiàn)了銑刀刀槽數(shù)控加工程序的準(zhǔn)確、快捷編制。
2 刀槽加工程序的參數(shù)化編程方法
- 分析刀槽加工程序特點(diǎn)
- 通過對各種可轉(zhuǎn)位銑刀產(chǎn)品圖紙、加工程序以及實(shí)際加工方式進(jìn)行大量分析比較，我們發(fā)現(xiàn)雖然每種產(chǎn)品各有其特點(diǎn)，但其刀槽具有以下共性：①刀槽的形狀與尺寸是由刀片的形狀與尺寸決定的；②平行四邊形刀片(如矩形、菱形刀片)可由刀片長度l、寬度b、厚度H、兩邊夾角q等參數(shù)確定(如圖1所示)；③通過確定四個(gè)點(diǎn)的位置可確定一個(gè)平行四邊形，即通過確定四個(gè)刀位點(diǎn)可確定一個(gè)刀槽輪廓；④刀具的切削角度由刀片在刀體上的安裝角度確定，即由刀槽與坐標(biāo)軸的夾角確定。
圖1
圖2
- 建立刀槽刀位點(diǎn)數(shù)學(xué)模型
- 根據(jù)刀槽的共性，可建立刀槽刀位點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型，即利用已知的相關(guān)參數(shù)通過數(shù)學(xué)表達(dá)式表示出刀槽輪廓四個(gè)刀位點(diǎn)的坐標(biāo)值。只要將不同產(chǎn)品的相應(yīng)參數(shù)值輸入該模型，就能計(jì)算出不同刀槽四個(gè)刀位點(diǎn)的坐標(biāo)值。計(jì)算方法如下：
- 建立如圖2所示坐標(biāo)系，確定四個(gè)刀位點(diǎn)。
- 建立各刀位點(diǎn)(Oi)的坐標(biāo)值數(shù)學(xué)模型為
-
O1點(diǎn)：
{
X1=(L+M+R-Rtana)cosa
Y1=(L+M+R-Rtana)sina+R/cosa
O2點(diǎn)：
{
X2=R/sin(q/2)cos(q/2+a)
Y2=R/sin(q/2)sin(q/2+a)
O3點(diǎn)：
{
X3=(B+N+Rtanb)sinb+R/cosb
Y3=(B+N+Rtanb)cos{b
O4點(diǎn)：
{
X4=Lcosa+Bsinb
Y4#p#分頁標(biāo)題#e#=Lsina+Bcosb
式中：L——刀片L邊長度
- M——刀具外徑至刀體安全距離(由操作者設(shè)定，防止進(jìn)刀時(shí)碰撞刀體)
- R——刀具半徑與單邊余量之和(如使用φ8鍵槽刀，單邊留余量0.15mm，則R=8/2+0.15=4.15mm)
- a——圖紙給定刀片軸向前角
- b--刀片軸向后角
- q——圖紙給定刀片兩邊夾角
- B——刀片B邊長度
- N——刀具切削點(diǎn)超過刀槽定位面距離(由操作者設(shè)定，保證刀片能裝入刀槽)
- 轉(zhuǎn)換為機(jī)床參數(shù)表達(dá)式
- 設(shè)：P1=l，P2=b，P3=q，P4=a，P5=b=(90-P3-P4)，P6=L=P1/SIN(P3)，P7=B=P2/SIN(P3)，P8=M，P9=N，P10=H，P11=R。其中，l為圖紙給定的刀片長度，b為圖紙給定的刀片寬度，H為圖紙給定的刀片厚度。則有以下機(jī)床參數(shù)表達(dá)式：
-
O1點(diǎn)：
P101=(P6+P8+P11-P11·TAN(P4))·COS(P4)
P102=(P6+P8+P11-P11·TAN(P4))·SIN(P4)+P11/COS(P4)
O2點(diǎn)：
P103=P11/SIN(P3/2)·COS(P3/2+P4)
P104=P11/SIN(P3/2)·SIN(P3/2+P4)
O3點(diǎn)：
P105=(P7+P9-P11·TAN(P5))·SIN(P5)+P11/COS(P5)
P106=(P7+P9-P11·TAN(P5))·COS(P5)
O4點(diǎn)：
P107=P6·COS(P4)+P7·SIN(P5)
P108=P6·SIN(P4)+P7·COS(P5)
- 將以上參數(shù)表達(dá)式輸入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)菜單中。
- 參數(shù)化編程實(shí)例
- 某銑刀產(chǎn)品的刀槽加工程序如下：
- N10 S450 M3 F35
- N20 G0*1 XP101 YP102 Z30
- N30 G0 Z - P10 M8
- N40 G1 XP103 YP104
- N50 G1 XP105 YP106
- N60 G1 XP107 YP108
- N70 GO Z30 M9
- N80 M30
- 首先在產(chǎn)品圖紙上查出銑刀軸向前角a、刀片參數(shù)l、b、q、H的數(shù)值，然后將這些參數(shù)值手工輸入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)菜單的對應(yīng)項(xiàng)中。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)會(huì)通過內(nèi)部的平面計(jì)算器按照菜單中存儲(chǔ)的各參數(shù)表達(dá)式計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)值，并自動(dòng)賦值給程序中各坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值，完成程序編制。
3 結(jié)語
通過幾年的應(yīng)用，可轉(zhuǎn)位銑刀刀槽加工程序的參數(shù)化編程方法在實(shí)踐中不斷完善與拓展，已廣泛應(yīng)用于各種可轉(zhuǎn)位銑刀產(chǎn)品的加工。與傳統(tǒng)的人工編程方法相比，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：①編程時(shí)間大大縮短。編制一種新產(chǎn)品加工程序，只要該產(chǎn)品符合歸納類型，即可通過輸入已知參數(shù)迅速完成編程，對于單件、小批量、多品種的柔性生產(chǎn)方式具有良好的適應(yīng)性。②編程的準(zhǔn)確性和可靠性顯著提高。由于加工方式是根據(jù)多年生產(chǎn)實(shí)踐優(yōu)選出來的，且各坐標(biāo)軸的坐標(biāo)值由計(jì)算機(jī)按給定數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算得出并自動(dòng)賦值，所以只要正確輸入?yún)?shù)，即可保證程序的正確性。③程序安全、穩(wěn)定、可靠，首件合格率高。
參數(shù)化編程方法具有普遍推廣意義，只要能分析歸納出產(chǎn)品的加工方式與編程思路，即可建立其加工模型，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化編程。