摘要：通常情況下，銑削在對(duì)零件進(jìn)行加工時(shí)都要加工圓角。假如圓角是處于XY平面的曲線，僅僅只用G2/G3指令就能完成加工；假如圓角是在XZ平面里的曲線，那么就要用常用道具和普通立式的數(shù)控銑床對(duì)圓角進(jìn)行加工，編程方法和普通所用的方法有所不同。加工球面圓角有多種方法，其中編程方法中最為常用的就是自動(dòng)編程，比如利用CAX、UG、PowerMILL等編程軟件和手工宏指令編程。本文主要介紹手工宏指令編程與自動(dòng)編程加工球面圓角的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：球面圓角；數(shù)控銑削；自動(dòng)編程；手工編程

在數(shù)控加工中，球面圓角的銑削加工是在加工輪廓中經(jīng)常遇到的形式，其加工實(shí)質(zhì)是將XY平面中輪廓曲線放到XZ平面中實(shí)施倒圓角。對(duì)中級(jí)操作技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，一般不作這種要求，不過(guò)一般零件加工中都需要加工這一類的圓角。因此，要介紹球面圓角在數(shù)控銑削中的加工，本文主要介紹手工宏指令編程和自動(dòng)編程加工球面圓角的方法。

1應(yīng)用手工宏指令編程加工球面圓角

在利用手工宏指令加工球面圓角時(shí)，第一步是要加工出球面圓角的基本輪廓，第二步是在基本輪廓上實(shí)施宏程序上的加工。從俯視角度對(duì)刀具中心軌跡進(jìn)行觀察，如同不斷將輪廓以相同的間距向外偏移，刀具在進(jìn)行切削時(shí)如同很多個(gè)圓，切削中的包絡(luò)線就構(gòu)成工件上面的切削痕跡。在手工宏指令程序的編寫(xiě)中，一個(gè)關(guān)鍵就是將刀具中心和已經(jīng)加工輪廓的法向距離找出來(lái)，并將這個(gè)法向距離當(dāng)做對(duì)刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償?shù)淖兞?，在編程中利用刀具的半徑進(jìn)行左補(bǔ)償。加工的刀具可以使用球頭銑刀，也可以使用立銑刀，如圖所示是立銑刀加工球面圓角的示意圖，采用的系統(tǒng)是FANUC0i。

立銑刀加工球面圓角的示意圖

在示意圖中，球面圓角的半徑用R1表示；角度變量用R2表示，其范圍是0度到90度；刀具半徑用R3表示；刀具切削的刀尖也就是對(duì)刀的刀位點(diǎn)與圓角表面之間的距離用R4表示；刀具中心和已經(jīng)加工輪廓之間的距離用R5表示。

2利用手工指令宏程序加工球面圓角的工藝

在加工球面時(shí)，宏程序的主要工藝是：

（1）加工球面所用刀具，不同的加工選擇不同刀具。進(jìn)行粗加工時(shí)，使用立銑刀、鍵槽刀或者是球頭銑刀；進(jìn)行精加工時(shí)，最好是用球頭銑刀，能夠保證其加工精度。

（2）加工球面的進(jìn)給路線，通常情況下，利用一系列的水平面和截球面所成同心圓完成走刀的工作。在控制走刀的方式上，可以分為兩種進(jìn)刀方式：從下往上、從上往下。通常，在加工的時(shí)候采用的進(jìn)刀方式是由下往上，這個(gè)時(shí)候在切削時(shí)主要采用銑刀的側(cè)刃，能夠得到較好的表面質(zhì)量，所造成的端刃磨損也比較小。與此同時(shí)，利用切削力把刀具推向欠切方向，有助于對(duì)加工尺寸進(jìn)行控制。

（3）控制進(jìn)刀的算法。

①=1＼*GB3＼*MERGEFORMAT計(jì)算進(jìn)刀點(diǎn)。第一種方法是：依據(jù)加工誤差允許值和表面的粗糙程度，對(duì)Z向進(jìn)刀量的合理值進(jìn)行確定，之后依據(jù)加工深度給定的Z值，對(duì)加工圓半徑進(jìn)行計(jì)算這種算法的走刀次數(shù)相對(duì)比較多。第二種方法是依據(jù)加工誤差允許值域表面的粗糙程度，確定兩個(gè)相鄰的進(jìn)刀點(diǎn)在相對(duì)球心位置產(chǎn)生的角度增量，之后依據(jù)角度將進(jìn)刀點(diǎn)的Z值和R值計(jì)算出來(lái)。

②=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT處理進(jìn)刀軌跡。在立銑刀對(duì)球面進(jìn)行加工的過(guò)程中，利用刀尖加工曲面，在刀尖沿著圓弧進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，它的中心軌跡為圓弧形，僅僅在位置上差一個(gè)刀具的半徑距離。在球頭銑刀對(duì)球面加工的過(guò)程中，球刃加工曲面，它的刀具中心為球面同心球面，其半徑也是差一個(gè)刀具的半徑距離[1]。

3自動(dòng)編程加工球面圓角

除了可以用手工宏指令編程加工以外，在加工球面圓角上經(jīng)常采用自動(dòng)編程，比較常用的自動(dòng)編程軟件是MasterCAM、UG、CAXA、PowerMILL。本文主要介紹UG10.0版本自動(dòng)加工球面圓角的具體過(guò)程。首先打開(kāi)UG10.0，進(jìn)入建模狀態(tài)，繪制如圖三所示的零件三維模型，橢圓上輪廓線倒R5圓角。進(jìn)入加工狀態(tài)，①=1＼*GB3＼*MERGEFORMAT設(shè)置加工坐標(biāo)系，將加工坐標(biāo)系放置在上表面中心的位置。②=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT選定部件：零件整個(gè)三維模型、加工毛坯及加工區(qū)域：圓弧區(qū)域。③=3＼*GB3＼*MERGEFORMAT設(shè)置加工刀具，選擇球頭銑刀銑削，尺寸為R5。④=4＼*GB3＼*MERGEFORMAT設(shè)置加工參數(shù)，粗加工切深設(shè)置為0.1mm，精加工切深設(shè)置為0.01mm。⑤=5＼*GB3＼*MERGEFORMAT銑削方式為順銑，層優(yōu)先。⑥=6＼*GB3＼*MERGEFORMAT設(shè)置合適的機(jī)床轉(zhuǎn)速和進(jìn)給。⑦=7＼*GB3＼*MERGEFORMAT點(diǎn)擊生成。⑧=8＼*GB3＼*MERGEFORMAT點(diǎn)擊確定即可生成刀路軌跡。在執(zhí)行之后對(duì)生成的刀路進(jìn)行仿真加工，自動(dòng)生成加工橢圓圓角的程序，然后進(jìn)行后處理，生成G代碼加工程序。從而保證傳輸?shù)綑C(jī)床上的G代碼程序能夠順利將圓角加工出來(lái)。因?yàn)榧庸ぽ喞獮闄E圓曲線的球面圓角，自動(dòng)生成的加工程序相對(duì)而言，有比較復(fù)雜的步驟，要依據(jù)上面的步驟設(shè)置，假如球面圓角的輪廓是其他形式的，就相對(duì)簡(jiǎn)單一些。

4結(jié)語(yǔ)

在球面圓角的數(shù)控加工中，手動(dòng)指令宏程序有比較少的程序段量，而且輸入也比較便捷，但要求有高技術(shù)能力的編程人員來(lái)操作，出現(xiàn)差錯(cuò)的可能性比較大。而自動(dòng)編程加工球面圓角有比較多的程序段量，程序設(shè)置比較復(fù)雜，需要較多的準(zhǔn)備工作，不過(guò)出現(xiàn)差錯(cuò)的幾率比較小。由軟件自動(dòng)編程設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，自動(dòng)生成刀路軌跡。所以，通?，F(xiàn)場(chǎng)的熟練技術(shù)工善于利用宏程序編程，而一般的高等院校和復(fù)雜曲面的加工則用自動(dòng)編程的較多。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳萬(wàn)中，徐士國(guó).基于宏程序的外球面粗精加工[J].煤礦機(jī)械，2013，34（12）：114116.

[2]張世良.球面圓角的數(shù)控銑削加工[J].機(jī)械，2010，37（6）：7677.

作者簡(jiǎn)介：陳玲芝（1986），女，山東曹縣人，本科，助教，研究方向：機(jī)械制造。