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经济型数控机床加工凸轮时最大刀具半径的确定

发布时间:2018-12-27

  在此就以华中I型数控铣床加工由简单圆弧组成的简单的平面凸轮轮廓(见图1)为例,提出问题。从工艺上讲,具有一定刀具半径的刀具完全可以加工大于或等于其刀具半径的凸轮轮廓,因而,在此采用刀具半径r=5 的立铣刀加工此凸轮轮廓。部分加工程序如下:

  对加工凸轮的工艺性和加工程序加以分析,应该是可以加工的,但是在华中I型数控铣床上却一再提示-“程序第10行刀具干涉”,不但不能正常地完成这一零件的加工,而且往往使系统陷于死机状态。经过仔细反复检查以上程序,确认无误。下面查找一下导致程序不能正常运行的原因。

  分析数控系统在进行C功能刀具半径补偿运行该程序时,刀具中心的理论运行轨迹和N009、N010、N011 3个程序段处的转接情况(见图2),可以发现导致该问题的原因。

  刀具在N009、N010、N011三个程序段的实际运行轨迹是:EA直线程序段的加工任务,AB、BC二个直线段是进行C功能刀具半径补偿时由直线程序段的伸长型过渡转接,刀具在C(C)点处实现整个半圆即N010程序段的加工任务,CB、BD二个直线段是进行C功能刀具半径补偿时由圆弧加工N010程序段向直线程序段的伸长型过渡转接,DF直线程序段的加工任务。问题的关键在于对圆弧轮廓的加工上,本程序对圆弧轮廓的加工是在刀具由B点向C点运行的过程中或刀具在C点的短暂停留中实现的,这样一来就使得N010程序段中的圆弧插补G03指令没有实现其圆弧插补的运动,从而出现所谓的“刀具干涉”现象,这就是这一问题产生的根本原因。

  针对数控系统中这一问题的产生原因,要想解决该问题,应该采用较小刀具半径的刀具进行加工。

  工程上的一些凸轮轮廓可以由长度足够小的微小直线段近似代替曲线来表示。在凸轮上任取相邻两直线段,当凸轮实体侧夹角

  ≤180°时,则加工此两直线段相邻部分时不必考虑加工精度对刀具半径大小的影响。当凸轮实体侧夹角

  180°时,则加工此两直线段相邻部分时必须考虑加工精度对确定刀具半径大小的影响。

  180°时,称相应的节点P为凹点,在凹点处,实际的加工轮廓为一段圆弧。为了保证该凹点处的加工精度,最大许可的刀具半径可按图3进行分析,图中的虚线圆表示刀具。P点的加工误差

  组成凸轮轮廓的曲线种,一种是向外凸的曲线段,此时刀具半径大小不受这种曲线段的影响:另一种是向内凹的曲线段,此时要求刀具半径必须小于或者等于曲线段的最小曲率半径与

  综上所述,在经济型数控机床加工凸轮时,为了提高加工系统的刚性和加工生产率,应该选用最大的刀具半径进行加工,为此应该综合考虑加工精度要求和经济型数控系统本身对刀具半径选择的影响。