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圓柱插補(bǔ)功能在數(shù)控車銑加工中心的應(yīng)用

2018-2-21 來源：廣東省中山市技師學(xué)院作者：黃友訓(xùn)

【摘要】隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，這推動了數(shù)控加工技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控車銑加工中心應(yīng)運(yùn)而生，它能通過一次裝夾零件完成多種加工工序，大大提高生產(chǎn)效率，而掌握車銑加工中心編程方法就成為使用車銑加工中心的關(guān)鍵技術(shù)。本文介紹數(shù)控車銑加工中心的功能、特點(diǎn)和使用圓柱插補(bǔ)功能加工圓柱凸輪槽零件的編程方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車銑加工中心；C軸編程；圓柱凸輪槽加工

1、引言

復(fù)合加工又叫完全加工、多功能加工，早期曾將加工中心稱為復(fù)合加工機(jī)床。但是隨著復(fù)合加工技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)床與以前所稱的復(fù)合加工機(jī)床有了本質(zhì)上的區(qū)別。復(fù)合加工機(jī)床通過一次裝夾零件完成多種加工工序，縮短了加工時(shí)間，提高了加工精度，因而受到用戶的歡迎。數(shù)控車銑復(fù)合機(jī)床是復(fù)合加工機(jī)床的一種主要機(jī)型，通常是在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)平面銑削、鉆孔、攻絲、銑槽等銑削加工工序，具有車削、銑削以及鏜削等復(fù)合功能，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾完成復(fù)雜零件的加工理念。車銑復(fù)合加工機(jī)床的運(yùn)動包括銑刀旋轉(zhuǎn)、工件旋轉(zhuǎn)、銑刀軸向進(jìn)給和徑向進(jìn)給四個基本運(yùn)動。依據(jù)工件旋轉(zhuǎn)軸線與刀具旋轉(zhuǎn)軸線相對位置的不同，車銑復(fù)合加工主要可分為軸向車銑加工、正交車銑加工以及一般車銑加工。其中軸向車銑是應(yīng)用范圍最廣泛的車銑加工方法。軸向車銑加工由于銑刀與工件的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，因此它不但可以加工外圓柱表面，也可加工內(nèi)孔表面，通常為X、Z、C的3軸車銑加工中心。如圖1和圖2所示。

圖1 車銑加工中心

圖2 車銑加工中心零件加工

2 、車銑復(fù)合加工中心功能介紹

車銑復(fù)合加工中心除可同時(shí)進(jìn)行車削所有功能外，還可以進(jìn)行動力刀徑向加工、鉆孔、攻牙、端面切槽、側(cè)面切槽、側(cè)面銑削、角度鉆孔、曲線銑削等等。可以由一臺機(jī)床完成一個零件的所有加工步驟，實(shí)現(xiàn)了一次裝夾完成全部或者大部分加工工序，從而大大縮短零件制造工藝鏈。這樣一方面減少了由于裝夾改變導(dǎo)致的生產(chǎn)輔助時(shí)間，同時(shí)也減少了工裝夾具制造周期和等待時(shí)間，能夠顯著提高生產(chǎn)效率。與此同時(shí)車銑中心減少了裝夾次數(shù)，提高了加工精度。裝夾次數(shù)的減少避免了由于定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致的誤差積累。同時(shí)，目前的車銑復(fù)合加工設(shè)備大都具有在線檢測的功能，可以實(shí)現(xiàn)制造過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)的在位檢測和精度控制，從而提高零件的加工精度。

3 、車銑復(fù)合加工中心上的圓柱插補(bǔ)功能

以圖 3 所示的圓柱上的凸輪槽加工為例，設(shè)備采用 FANUC 控制系統(tǒng)的數(shù)控車銑中心，在此基礎(chǔ)上研究圓柱插補(bǔ)功能。圓柱插補(bǔ)功能主要在圓柱表面展開的狀態(tài)下進(jìn)行程序編寫，它能方便地對圓柱上的凸輪槽進(jìn)行加工，而且浚凸輪槽的軌跡可以是任意的曲線，但是凸輪槽的截面形狀和凸輪槽的寬度尺寸的精度保證有一定難度，需要采用相應(yīng)的刀頭形狀和刀具軸向補(bǔ)償來解決。圓柱插補(bǔ)功能指令如下：

格式（1）：G7.1旋轉(zhuǎn)軸的名稱工作半徑。含義：執(zhí)行圓柱插補(bǔ)指令，它將旋轉(zhuǎn)軸的名稱作為圓柱插補(bǔ)指令執(zhí)行的首地址，工作半徑作為加工的命令值。

格式（2）：G7.1旋轉(zhuǎn)軸的名稱 0。含義：取消圓柱插補(bǔ)指令。

圖3 圓柱凸輪零件

4 、圓柱插補(bǔ)功能的應(yīng)用案例

車銑中心加工技術(shù)的發(fā)展，也對數(shù)控編程技術(shù)提出了更高的要求，通常使用自動編程與手工編程相結(jié)合的兩種方式，使用自動編程首先要購入CAD/CAM軟件，編程人員要掌握數(shù)控車削、多軸銑削、鉆孔等多種加工方式的編程方法，而且對于工序間的轉(zhuǎn)換與進(jìn)退刀方式需要定位準(zhǔn)確可靠，一但發(fā)生碰撞則對刀具和機(jī)床損壞較大。學(xué)習(xí)車銑中心加工的編程，掌握手工編程和仿真技術(shù)是必不可少的環(huán)節(jié)。下面以兩個案例來介紹基于GE FANUC-21I-T數(shù)控系統(tǒng)的手工編程。應(yīng)用案例：車銑加工中心加工如圖 4 所示圓柱凸輪，凸輪外圓直徑為 60mm，凸輪槽寬為6mm，槽深為3mm，工件材料為鋁件。

（1）圖樣分析。

根據(jù)圖 4 所示，毛坯材料選用直徑80×60mm 的鋁棒。采用三爪卡盤裝夾，刀具選用外徑車刀同6mm高速鋼立銑刀。先采用外徑車刀加工工件端面及外圓，再采用6mm銑刀加工凸輪槽，X方向上分兩層進(jìn)行切削，每層切深1.5mm，走刀路線為1-2-3-4-5-6-7-8 點(diǎn)，再從 8-7-6-5-4-3-2-1 返回。