論正弦曲線類零件在數(shù)控車床上的加工方法

蘇冰?張勇

摘 要：本文著重介紹了在數(shù)控車床上加工正弦曲線類零件的相關(guān)的理論知識(shí)、工藝知識(shí)及宏程序編制。

關(guān)鍵詞：正弦曲線 零件圖樣分析 加工方案分析

隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也在飛快發(fā)展，對(duì)于數(shù)控加工專業(yè)從業(yè)人員來說，不僅要掌握系統(tǒng)而扎實(shí)的數(shù)控理論知識(shí)，更要有過硬的實(shí)踐能力，對(duì)特殊零件也應(yīng)不斷研究，不斷實(shí)踐，例如正弦曲線類零件在數(shù)控車床上的加工，如圖1所示。

圖1

筆者結(jié)合多年的教學(xué)及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，探討正弦曲線類零件在數(shù)控車床上的加工工藝。

一、相關(guān)的理論知識(shí)

正弦曲線（圖2）的峰值為A，則該曲線是X的正弦函數(shù)。

其中X為半徑值，設(shè)曲線上任一點(diǎn)M的Z坐標(biāo)值為ZM，對(duì)應(yīng)的角度為γM。由于曲線一個(gè)周期為360?，對(duì)應(yīng)在Z軸上的長度為L，則：ZM /L=γM /360，M點(diǎn)在曲線方程中對(duì)應(yīng)的角度為：

γM = ZM×360/L

若以角度γ為自變量，則正弦曲線上任一點(diǎn)M的Z坐標(biāo)值、X坐標(biāo)值（半徑值）的方程為：

XM=Asinγ

ZM=Lγ/360

圖2

二、加工準(zhǔn)備

根據(jù)零件圖，選擇FANUC數(shù)控車床，φ45mm的鋁合金棒料；選擇35°的外圓機(jī)夾刀、4mm切斷刀、游標(biāo)卡尺、千分尺等。

三、工藝知識(shí)

1.零件圖樣分析

本例中難點(diǎn)是零件曲線部分由兩個(gè)周期的余弦曲線組成，一個(gè)周期對(duì)應(yīng)的Z向長度L為20mm，曲線的峰值A(chǔ)為4mm。我們可將余弦曲線轉(zhuǎn)化成正弦曲線形式，看成是正弦曲線在Z向平移后得到的，即起點(diǎn)位置不同的正弦曲線，這樣就可以用上述相關(guān)方程。對(duì)于這類可以用公式描述的曲線，一般都不能直接進(jìn)行編程，必須經(jīng)過數(shù)學(xué)處理后，以直線或圓弧逼近的方法來實(shí)現(xiàn)。但這樣工作量大，因此最好采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程軟件或宏程序編程。在這里，我們采用直線逼近法進(jìn)行手工編制宏程序。

2.確定工件坐標(biāo)系

以工件的右端面與軸心線相交的點(diǎn)為工件原點(diǎn)，采用手動(dòng)試切法對(duì)刀，確定工件坐標(biāo)系。

3.加工方案分析

（1）用三爪自定心卡盤裝夾毛坯外圓，一次裝夾，完成工件φ20mm、φ30mm、φ40mm外圓的粗精加工，保證外圓各項(xiàng)尺寸。

（2）不拆除工件，用宏程序完成余弦曲線的粗精加工。

（3）保證總長用切斷刀切斷工件。

（4）去毛刺倒棱，并對(duì)工件進(jìn)行檢測。

4.確定切削用量

切削用量根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。

5.變量設(shè)定

（1）選擇自變量。以角度γ為自變量，設(shè)為#101；正弦曲線上任一點(diǎn)M的X、Z坐標(biāo)分別用#102、#103表示。

（2）確定自變量起止點(diǎn)的坐標(biāo)值（即自變量的定義域）：[810°，90°]。

（3）用自變量表示因變量的表達(dá)式。將已知量A=4mm，L=20mm和自變量帶入M點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系方程即可。

四、編制余弦曲線粗精加工程序

用條件轉(zhuǎn)移語句（IF語句）編制宏程序。余弦曲線精加工參考程序：

O6666 ；

…

#1=810 ；

N5 #2=4*SIN[#1] ；

#3=20*#1/360 ；

G01 X[2*#2+34] Z[#3-65] F0.2 ；

#1=#1-0.2 ；

IF [#1GE90] GOTO5 ；

…

M30 ；

成品圖如圖3所示。

五、小結(jié)

本例中零件加工的關(guān)鍵是余弦曲線的宏程序編程。在宏程序的編制中，除了采用IF語句外，也可以采用WHILE語句，進(jìn)行宏程序編程。另一關(guān)鍵點(diǎn)是在加工余弦曲線時(shí)刀具的正確選擇，以避免在余弦曲線加工過程中，刀具的副刀刃與零件輪廓曲面發(fā)生干涉現(xiàn)象，造成工件表面缺陷。在此選用35°菱形刀片的外圓機(jī)夾刀。只有在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，才能更好地將理論知識(shí)運(yùn)用在實(shí)際工作中，更好地為企業(yè)、社會(huì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜軍.輕松掌握FANUC宏程序——編程技巧與實(shí)例講解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

（作者單位：蘇冰，洛陽軸承高級(jí)技工學(xué)校；張勇，洛陽LYC軸承有限公司球軸承事業(yè)部精密電機(jī)廠）