本文針對臥式四軸機(jī)床上加工大型弧面的一種新的方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析，建立了數(shù)學(xué)模型，編寫了全參數(shù)化宏程序，提高了弧面的加工效率，保證了產(chǎn)品的加工品質(zhì)。

（1）數(shù)學(xué)模型分析  圖2中三張圖片分別為工件裝夾初始位置、加工初始位置和加工終點位置三種狀態(tài)下的示意圖，其中O點為工作臺的中心位置，A點為加工的起始位置，B點為終止位置，C點為圓弧的初始位置

如圖2所示，把X、Z軸零點設(shè)置在工作臺中心位置，Y向零點設(shè)置在弧面的頂端。計算加工位置，然后沿Y向切削一次，依此往復(fù)，直至加工到終點位置。

（2）宏程序編制 程序邏輯控制圖如圖3所示。先對各參數(shù)賦值，然后依據(jù)弧面中心的坐標(biāo)數(shù)值，對其所在的象限進(jìn)行自動判別。對象限判別的目的是為了計算圓弧中心和工作臺中心（零點位置）連線與Z軸正向之間的夾角。最后，進(jìn)入加工階段，開始按宏程序進(jìn)行往復(fù)加工。

宏程序采用西門子系統(tǒng)指令進(jìn)行編制計算，零點在工作臺中心，Y向零點在工件的上表面，工作臺每轉(zhuǎn)0.5°，沿母線進(jìn)給一次，需步進(jìn)36次。經(jīng)過計算，加工殘余高度為0.007 1mm，滿足技術(shù)要求。程序如下：

G54；設(shè)定坐標(biāo)系

G64；啟動連續(xù)切削模式

SOFT；圓滑增減速打開

FFWON；前饋控制打開

T1D1；調(diào)用φ50端面銑刀，選擇1號刀具，調(diào)用1號長度補(bǔ)償；用Vericut仿真時更改為T1M6

G0 X300Y60；初始定位Z500；快速運(yùn)動到安全位置S1300M03；

R1=100；初始裝夾位置R745圓弧中心X坐標(biāo)

R2=-515；初始裝夾位置 R745圓弧中心Z坐標(biāo)

R3=-9；加工初始狀態(tài)角度初值

R4=745；工件圓弧半徑

R5=280；弧面長度

R6=25；刀具半徑 

R7=-1；方向控制變量，初始向下，設(shè)置為-1

R8=R7；圓弧中心位置判斷及初始角度計算

R11=SQRT(R1*R1+R2*R2)；圓弧中心相對工作臺中心旋轉(zhuǎn)半徑

R 9 = A S I N ( R 1 / S Q R T ( R 1 * R 1 + R2*R2))；

IF  R1<0 GOTOF BB1；滿足條件跳轉(zhuǎn)，否則進(jìn)行一、二象限角度判別

IF R2<0 GOTOF  AA1；

R10=R9；第一象限角度判別計算

GOTOF  BB；完成后跳出判別區(qū)域 AA1：

R10=180-R9；第二象限，角度判別計算

GOTOF BB；完成后跳出判別區(qū)域BB1： 

IF R2<0 GOTOF AA2；第三、四象限初始角度判別

R10=R9

GOTOF  BB

AA2:

R10=-180-R9；判別結(jié)束

BB：

G1 B=R3；

R16=R11*SIN(R10-R3)；圓弧中心X坐標(biāo)值

R17= R11*COS(R10-R3)；圓弧中心Z坐標(biāo)值

TRANS  X=R16  Z=R17+R4；坐標(biāo)偏移

G01Z0F2000；Z軸定位

G01X0F1500；X軸定位

G01Y=0-8*R6*1.2+(R8+R7)*(R5+ R6*2.4)/2；數(shù)字1.2為單邊延伸系數(shù)。2.4為兩邊總延伸系數(shù)。

R7=-R7

R3=R3+0.5；度數(shù)遞增

IF R3<=9 GOTOB BB；滿足條件跳轉(zhuǎn)

TRANS；坐標(biāo)偏移取消

G0Z=IC(200)；Z向退刀

X300Y300；移動到安全位置

G1C0F3000；工作臺旋轉(zhuǎn)至初始位置

M05；主軸停止

M09；冷卻液關(guān)閉

M30；程序結(jié)束，系統(tǒng)復(fù)位

程序相關(guān)說明：

①在ZOX平面內(nèi)進(jìn)行角度計算，Z為橫軸，X為縱軸。②注意工作臺旋轉(zhuǎn)時，順時針為正，而坐標(biāo)系逆時針旋轉(zhuǎn) 為 正 。③ 圓 弧 初 始 位 置 坐 標(biāo)值，通過對刀確定。④工作臺的中心坐標(biāo)，建議使用基準(zhǔn)塊進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣有利于減少零件的加工誤差。

在仿真軟件Vericut中對宏程序進(jìn)行了仿真模擬，效果如圖4所示。

3. 結(jié)語

本文提出一種比較高效的大型弧面加工方法，建立了加工數(shù)學(xué)模型，編寫了通用的全參數(shù)化往復(fù)加工宏程序，針對不同的弧面，具有很好的適應(yīng)性。經(jīng)實際加工驗證，相比傳統(tǒng)的加工方法，弧面精加工效率提高了8倍左右。另外，加工過程更加平穩(wěn)，加工品質(zhì)得到很大程度提升。

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