碎边剪刀盘刀槽的数控加工

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1、碎边剪刀盘刀槽的数控加工张丽霞　李忠科　李振武　张书联　于涛摘要　主要论述了空间斜槽的数控加工，对斜槽的数学分析、工艺分析以及角铣头各部尺寸的补偿、刀具在空间斜面上的长度补偿和刀具半径补偿方法。对空间斜槽粗、精加工时的各空间斜面的留量、进刀方法进行了阐述，为空间斜槽加工奠定了基础。关键词　数控加工　铣头角度　空间斜槽　刀具补偿　　碎边剪能将圆盘剪剪切下的两个边剪成400mm长的小段，便于收集。该设备中的关键零件就是四个剪切刀盘(图1)，刀槽在640mm的圆周上与刀轴成20°斜角，与剪刃组装后，上下刀盘

2、剪刃工作时要在四个指定的位置相切，才能剪断飞边。这种零件结构复杂、形位精度和加工精度高，制造有难度。针对该零件的特点，我们做了以下工作。图11　零件加工的工艺方案　　我们在225数控铣镗床上加工该零件。零件放在工作台上的等高垫铁上，使其回转中心线与工作台的回转中心线重合(零件外圆找正，径向跳动精度为0.02mm)。转动工作台使70P9键顺着主轴方向，在70P9键槽两侧打表，使其对称于工作台回转中心。此时的工作台转角定为G54B0，在适当位置夹紧零件，工作台转到G54B45°位置。　　万能角铣头逆时针绕

3、Y轴转15°，然后绕Z轴转20°，夹紧万能角铣头。螺旋铣刀按线依次粗加工出四个宽52mm槽及(115±0.2)mm尺寸处，单面留量5mm。　　零件粗加工后，重复上述找正，夹紧，定工艺零点G54X0Y0Z0，装上万能角铣头、铣刀，使用程序半精加工各槽，单面留量0.5mm。精加工时零件的找正及定工艺零点精度均在0.02mm内，使用程序精加工各槽到符合图纸要求。42　编程中的几个问题2.1　万能角铣头扳角度后的计算　　加工零件的槽形时，万能角铣头要旋转两个角度。角铣头先围绕y轴转15°，然后铣头绕z轴转20

4、°。由于角铣头的各部尺寸及转角对程序有影响，因而必须计算角铣头扳角度后的各部分尺寸在x、y、z坐标系中的值(图2)。具体见下式　　x=OC=OBcos20°=(Do1+L2)sin15°cos20°　　y=CB=OBsin20°=(Do1+L2)sin15°sin20°　　z=A′B=OD=(Do1+L2)cos15°+L1图22.2　刀具半径补偿　　刀槽属于空间立体加工范畴，已转动两个角度的刀具无法直接用其半径值进行半径补偿以准确加工零件。为此我们根据刀具的加工状态，用假想补偿平面和平面半径补偿值进

5、行补偿加工，收到了满意的效果。　　刀具先绕Y轴转15°，在假想平面内形成椭圆形截面(图3)，长半轴a=D101/cos45°(D101为刀具半径)。刀具跟随角铣头绕z轴顺时针转20°后，刀具在进给方向的法线方向上的假想平面内形成了椭圆(图4)。刀具半径补偿是按刀具实际半径转15°时形成的椭圆长半轴进行补偿，补偿方向在刀具进给的法向方向上。加工零件时，只须输入刀具半径实际值，其椭圆长半轴计算在程序中进行。图34图42.3　槽底留量　　刀具转过两个角度，形成一个空间角，使刀具在槽底留量时，形成的空间矢量A

6、B见图5、图6，AB矢量在x、y、z轴上的分量分别为　　DC=ABsin15°cos20°　　DA=ABsin15°sin20°　　CB=ABcos15°图5图62.4　槽侧面留量和刀具半径补偿　　加工槽时，按P点编程(图7)使用了刀具半径补偿指令后，刀具中心在zx平面的P点移到了B点，刀具必须前进一个矢量BA，才能满足半径补偿后刀具位置的变化。侧面留量只要人为地把刀具半径增大就可实现，刀具半径增大部分就是实际留量值。BA在各坐标轴的计算关系如下(图8)：　　设刀具半径+侧面留量PA=L　　BA=Lt

7、g15°　　BA矢量在x、y、z轴移动的距离　　x=DC=Ltg15°sin15°cos20°　　y=AD=Ltg15°sin15°sin20°　　z=CB=Ltg15°cos15°4图7图8　　数值求出后，根据矢量的方向确定各轴的正、负值，并将其值进行补偿，从而达到了侧面留量及刀具半径补偿的目的。（编辑　周富荣）4