可轉位銑刀刀槽加工程序的參數(shù)化編程

發(fā)布日期：2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽：3217


1 引言


我公司引進德國英格索爾刀具生產(chǎn)技術及關鍵設備生產(chǎn)的主導產(chǎn)品——可轉位銑刀在機械、汽車、鐵道等行業(yè)得到了廣泛應用。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，提高編程的準確性和可靠性。

可轉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、進行數(shù)值計算、編制程序并將程序手工輸入機床數(shù)控系統(tǒng)。人工編程雖然比較經(jīng)濟、方便，但存在以下缺點：①編程時間長，每次編程均需重復上述步驟，需耗費大量時間進行繁瑣的數(shù)值計算；②準確性和可靠性不高，編程人員必須進行大量數(shù)值計算并手工輸入結果，很難避免計算或輸入錯誤，另外程序需通過試切來驗證其正確性，首件合格率低；③每加工一種產(chǎn)品均需編制相應的刀槽程序，存放大量程序往往造成計算機內存緊張，只能將程序保存在磁盤中，加工時再輸入機床數(shù)控系統(tǒng)，這樣既浪費時間，也不便于程序的管理與查找。

為克服人工編程的缺點，我們采用先進的參數(shù)化編程方法實現(xiàn)了銑刀刀槽數(shù)控加工程序的準確、快捷編制。

2 刀槽加工程序的參數(shù)化編程方法



  1. 分析刀槽加工程序特點
    通過對各種可轉位銑刀產(chǎn)品圖紙、加工程序以及實際加工方式進行大量分析比較，我們發(fā)現(xiàn)雖然每種產(chǎn)品各有其特點，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通過確定四個點的位置可確定一個平行四邊形，即通過確定四個刀位點可確定一個刀槽輪廓；④刀具的切削角度由刀片在刀體上的安裝角度確定，即由刀槽與坐標軸的夾角確定。







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    圖1


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    圖2


  2. 建立刀槽刀位點數(shù)學模型
    根據(jù)刀槽的共性，可建立刀槽刀位點的數(shù)學模型，即利用已知的相關參數(shù)通過數(shù)學表達式表示出刀槽輪廓四個刀位點的坐標值。只要將不同產(chǎn)品的相應參數(shù)值輸入該模型，就能計算出不同刀槽四個刀位點的坐標值。計算方法如下：

    1. 建立如圖2所示坐標系，確定四個刀位點。
    2. 建立各刀位點(Oi)的坐標值數(shù)學模型為


























      O1點： { X1=(L+M+R-Rtana)cosa
      Y1=(L+M+R-Rtana)sina+R/cosa
      O2點： { X2=R/sin(q/2)cos(q/2+a)
      Y2=R/sin(q/2)sin(q/2+a)
      O3點： { X3=(B+N+Rtanb)sinb+R/cosb
      Y3=(B+N+Rtanb)cos{b
      O4點： { X4=Lcosa+Bsinb
      Y4=Lsina+Bcosb
      式中：L——刀片L邊長度
      M——刀具外徑至刀體安全距離(由操作者設定，防止進刀時碰撞刀體)
      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——刀具切削點超過刀槽定位面距離(由操作者設定，保證刀片能裝入刀槽)

  3. 轉換為機床參數(shù)表達式
    設：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。則有以下機床參數(shù)表達式：














    O1點： P101=(P6+P8+P11-P11·TAN(P4))·COS(P4)
    P102=(P6+P8+P11-P11·TAN(P4))·SIN(P4)+P11/COS(P4)
    O2點： P103=P11/SIN(P3/2)·COS(P3/2+P4)
    P104=P11/SIN(P3/2)·SIN(P3/2+P4)
    O3點： P105=(P7+P9-P11·TAN(P5))·SIN(P5)+P11/COS(P5)
    P106=(P7+P9-P11·TAN(P5))·COS(P5)
    O4點： P107=P6·COS(P4)+P7·SIN(P5)
    P108=P6·SIN(P4)+P7·COS(P5)

    將以上參數(shù)表達式輸入機床數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)菜單中。

  4. 參數(shù)化編程實例
    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)值手工輸入機床數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)菜單的對應項中。機床數(shù)控系統(tǒng)會通過內部的平面計算器按照菜單中存儲的各參數(shù)表達式計算各點坐標值，并自動賦值給程序中各坐標軸的坐標值，完成程序編制。

3 結語


通過幾年的應用，可轉位銑刀刀槽加工程序的參數(shù)化編程方法在實踐中不斷完善與拓展，已廣泛應用于各種可轉位銑刀產(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：①編程時間大大縮短。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性。②編程的準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)實踐優(yōu)選出來的，且各坐標軸的坐標值由計算機按給定數(shù)學關系計算得出并自動賦值，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，從而實現(xiàn)參數(shù)化編程。

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