一种采用圆角刀片面铣刀加工内圆柱面的宏程序编制方法

姚伟张克木席智星

中车长春轨道客车股份有限公司

1引言

随着先进制造技术的不断发展，CAD/CAM自动编程技术应用越来越广泛，但软件自动编程受零部件三维建模精度及生成NC刀具轨迹时精度的影响，而且存在后置处理困难、程序段多、加工参数不易修改等缺点。在使用数控机床对一些复杂但是却有一定规律的曲面进行加工时，人们通常过分依赖于各种CAD/CAM软件来进行编程，从而忽略了宏程序的运用。目前一些专业书籍中关于圆柱面宏程序的编制只介绍了平底立铣刀、球头铣刀铣削加工的宏程序编制方法，没有关于圆角刀片面铣刀加工内圆柱面的宏程序编制方法。

2编程思路

为了解决目前加工复杂零件，特别是大半径、角度不同内圆柱面时，过分依赖编程软件，并局限于只使用平底立铣刀、球头铣刀进行宏程序编制的难题，本文编程思路如下。

2.1根据圆角刀片面铣刀的带刀尖圆角的结构特点，利用三角函数理论，分析在内圆柱面铣削加工时圆角刀片与直角刀片实际切削接触点之间的区别，确定刀尖圆角补偿值。

2.2根据内圆柱面毛坯实际情况，确定合理的铣削加工方式，并根据面铣刀运动方向及直径，确定以内圆柱面圆心为程序编制基准点的方法，进行宏程序的编制。

2.3根据宏程序编制过程及刀尖圆角补偿值，分析同一象限不同形状内圆柱面的宏程序编制的区别及编制方法。

3程序编制

3.1刀尖圆角补偿值确定

图1中，当刀具运动到与圆柱面接触位置时，假设圆角刀片与内圆柱面接触点H与内圆柱面圆心O连线与水平方向夹角为θ。此时圆角刀片实际接触点为H点，假设此位置是直角刀片，则实际接触点为D点，两种刀片实际接触点存在一定区别，若使用直角刀片加工必然会造成过切，圆角刀片与直角刀片在X轴方向差值为CH段，在Z轴方向差值为EH段。假设圆角刀片刀尖圆角半径为R3，差值具体计算公式为：

3.2宏程序编制

宏程序编程以内圆柱面圆心为基准点，同时假设面铣刀为直角刀片，并以直角刀片刀尖计算刀具轨迹。图2中，当直角刀尖由内圆柱面圆心O运动到与内圆柱面接触点H时，假设直角刀尖H点与内圆柱面圆心O连线与水平方向夹角为θ。此时，X轴方向直角刀尖移动了OH1的距离，Z轴方向直角刀尖移动了H1H的距离。

当加工图2中左侧内圆柱面时，坐标系原点在圆柱面圆心左侧（即圆心坐标X>0），要完成该圆柱面的加工，圆角刀片面铣刀需要由X+向X0加工。当加工图2中右侧内圆柱面时，坐标系原点在圆柱面圆心左侧（即圆心坐标X>0），要完成该圆柱面的加工，圆角刀片面铣刀需要由X0向X+加工，具体程序为：

4程序分析及说明

4.1右侧内圆柱面与左侧内圆柱面的宏程序区别在程序段N25，主要是根据刀具运动方向以及内圆柱面方向，确定面铣刀半径、圆角刀片刀尖圆角补偿值的加减。

4.2该程序只需对参数R4及R5进行赋值，就可以完成90°以内任意角度段内圆柱面的加工，且初始角度R4大于终止角度R5。

4.3此加工方法受加工空间限制，应用此方法前应确保待加工部位有足够的刀具走行空间。

5结语

利用宏程序的通用性、灵活性等优点，在工艺策划中给数控编程人员提供一个采用圆角面铣刀加工内圆柱面的快捷编程选择。编程人员只需要根据内圆柱面不同的几何尺寸信息，修改相应宏程序模块语句中的各项参数，就可以快速有效地实现不同位置内圆柱面的粗、精铣削加工。

参考文献：

[1]李锋.三维加工[M].数控宏程序实例教程.北京：化学工业出版社，2010：103-154.

[2]陈海舟.宏程序应用实例3[M].数控铣削加工宏程序及应用实例.北京：机械工业出版社，2012：104-109.