嚴(yán)瑞強(qiáng)，楚 功，門延會(huì) ，肖善華，甘 露

(1.宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644000；2.五糧液集團(tuán)有限公司，四川 宜賓 644000；3.中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000)

0 引言

某企業(yè)的反射裝置零件有偏置內(nèi)拋物面需要加工，過去采用的是直線逼近方法在數(shù)控車床上加工，這種加工方法雖然編程簡(jiǎn)單，但加工精度不高。對(duì)于有外拋物線輪廓零件的加工，已有大量文獻(xiàn)反映了相應(yīng)的研究成果[1-5]。對(duì)零件內(nèi)拋物面的加工未見相關(guān)研究成果。為滿足生產(chǎn)需要，現(xiàn)采用了等間距直線逼近法對(duì)內(nèi)拋物面進(jìn)行粗加工，圓弧逼近法對(duì)內(nèi)拋物面進(jìn)行精加工，解決了零件偏置內(nèi)拋物面加工精度不高的問題。

1 內(nèi)拋物面零件粗加工

薄壁內(nèi)拋物面零件開口向右，如圖1所示，是某企業(yè)零件反射裝置的重要配件。尺寸精度、形狀精度和位置精度要求高，加工質(zhì)量保證不了，生產(chǎn)出來配件就會(huì)有振紋、反射不成型等嚴(yán)重質(zhì)量問題。

1.1 粗加工數(shù)學(xué)模型

圖1 內(nèi)拋物面零件

為了保證精加工工序背吃刀量一致，我們可以通過制圖軟件，畫圖查點(diǎn)，用G71指令編制留有均勻余量簡(jiǎn)單實(shí)用的粗加工程序，缺點(diǎn)是必須熟悉制圖軟件。同理，利用拋物線方程，安排合理的加工工藝，用宏指令設(shè)計(jì)循環(huán)，能方便快捷高效地完成拋物線內(nèi)輪廓部分的粗加工。

1.2 粗加工宏程序

O9001；

T0101M3S550；

G99G0X19Z5；

#110=20 ；//X坐標(biāo)賦初值

#111=40；//X坐標(biāo)終點(diǎn)值

#112=0.5；//X向精加工余量

#113=0.2；//Z向精加工余量

#114=14；//X向平移量

#115=38；//Z向平移量

WHILE[ #110 LE#111]DO1 ；//循環(huán)條件判斷

#116 =[#110-#114]*[#110-#114]/20-#115；

//計(jì)算Z坐標(biāo)值

#117=#110-#112；//X向留精加工余量

#118=#116+0.2：//Z向留精加工余量

G1X[2*#117]Z[#118]F0.3；//直線插補(bǔ)加工拋物線

U-1；//X負(fù)方向退刀

G0Z5；//Z向退刀

#110= #110 + 1；//X向?qū)忧猩钸f

END1；//循環(huán)結(jié)束

M30；

2 圓弧逼近精加工

2.1 數(shù)學(xué)模型的建立

計(jì)算非圓曲線上任一點(diǎn)的曲率半徑值，是解決圓弧逼近非圓曲線的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。

圖2 曲率半徑數(shù)學(xué)模型

見圖2，設(shè)曲線y=f(x)，并且f(x)具有二階導(dǎo)數(shù)，s是曲線上固定點(diǎn)M的弧長(zhǎng)，α是切向角，ρ是曲率。

(1)

2.2 精加工宏程序

圓弧逼近法內(nèi)拋物面精加工宏程序編制如下：

O9002；

T0202M3S1000；

G99G0X80Z2 ；//快進(jìn)到切削起點(diǎn)

G1Z0F0.1；//直線插補(bǔ)

#110=40；//X坐標(biāo)賦初值

WHILE[ #110 GE20]DO1 ；//循環(huán)條件判斷

#116 =[#110-14]*[#110-14]/20-38；//計(jì)算Z坐標(biāo)值

#117=1+[[#110-0.5] /10-1.4]* [[#110-0.5] /10-1.4]；//計(jì)算中間點(diǎn)的值

#118=10*SQRT[#117] ；//計(jì)算曲率半徑R的值

G3X[2*#110]Z[#116]R[#118] ；//圓弧插補(bǔ)逼近曲線加工

#110=#110+1 ；//X坐標(biāo)深遞

END1 ；//循環(huán)結(jié)束

G1U-1 ；

G0Z5；

M30；

3 加工試驗(yàn)

為了驗(yàn)證該加工方法的可靠性，在相同條件，擬采用等間距直線逼近法、等步長(zhǎng)直線逼近法、圓弧逼近輪廓法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。通過實(shí)際加工檢測(cè)，上述3種逼近方法加工結(jié)果對(duì)比如表1所示。

表1 3種逼近方法的加工結(jié)果對(duì)比表

從表1中可以看出，圓弧逼近的精度和表面質(zhì)量遠(yuǎn)高于直線逼近的精度和表面質(zhì)量。

將設(shè)計(jì)出的兩個(gè)程序在FANUC 0i-TC機(jī)床上運(yùn)行后，軌跡顯示見圖3，加工出的實(shí)物見圖4，經(jīng)檢驗(yàn)零件尺寸精度、形位精度符合設(shè)計(jì)要求。

圖3拋物線軌跡 圖4內(nèi)拋物面實(shí)物

4 結(jié)論

基于圓弧插補(bǔ)原理，編制宏程序，在FANUC 0i-TC數(shù)控機(jī)床上，進(jìn)行加工驗(yàn)證。結(jié)果表明，采用等間距直線逼近法對(duì)零件內(nèi)拋物面進(jìn)行粗加工，圓弧逼近法對(duì)零件內(nèi)拋物面進(jìn)行精加工，使零件尺寸精度提高了兩個(gè)公差等級(jí)，表面粗糙度達(dá)到0.4μm，有效的保證了高精度零件的加工質(zhì)量，這對(duì)同類復(fù)雜形面零件的加工具有較高的參考價(jià)值。