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1、总第57期第1期贵阳金筑大学学报2005年3月圆弧插补在数控孔加工中的应用郑 仪 韩德虎①(贵阳学院数控技术中心 贵州贵阳 550005)摘 要:在数控铣削加工的操作与编程过程中,为了很好地理解数控加工和编程原理,合理选择加工工艺以及提高数控设备的使用率和刀具的使用寿命,在加工过程中有很重要的意义。关键词:圆弧插补 圆弧螺旋插补 数控加工孔中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1671-3621(2005)01-0106-0109一、引言:数字技术、电子技术、自动化技术相互结合,给制造加工业带来勃勃生机。在信息产业
2、的推动下,全球产业格局正在进行新的布局和调整,中国将变成全球制造中心已经成为不争的事实。数控加工在当今机械制造业中得到越来越广泛的应用。数控机床因加工范围广、效率高、质量稳定等因素在一些企业特别是中小型企业得到了很大的应用和发展。在信息化工程进程中,设备技术的全面更新需要一个过程。据机械工业教育发展中心和华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心2003年7月的调查结果表明:我国现有数控设备中,按照通常的分类标准,高档型、普及型和经济型数控机床各占30.30%、34.65%和35.05%。“普通“和“经济型”的数控装备共占企
3、业现有数控装备的70.10%。这项调查只在重点大型企业中进行,如果将中小型企业的设备也纳入调查范围的话,那么普通和经济型的数控装备就占有相当大的比重。因此,如何提高普通和经济型数控设备的使用率,有效发挥这部分设备在经济建设中的作用,根据现有设备状况,结合先进的编程技术,合理选择加工工艺,有着很重大的意义。本文就数控加工中心(数控铣床)和立铣刀提出一种利用圆弧插补功能进行精加工孔的方法。二、圆弧插补的功能在对零件图纸进行数控编程时,图纸上零件的形状主要是由直线和曲线组成,这样在编程时,就会用到直线插补和圆弧插补,圆弧插补时,
4、加入第三轴进给称为螺旋插补。1、圆弧插补指令G02/G03圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的进给速度F做圆弧运动,切削出圆弧轮廓。①圆弧顺逆的判断圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补指令(G02)和逆时针圆弧插补。从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的刀具运动方向,顺时针方向为G02,逆时针方向为G03。如图1。图1 圆弧顺逆方向的判别 图2I、J、K表示圆心相对圆弧起点距离(X、Y平面)①收稿日期:2004-11-15作者简介:郑仪(1965—),男,北京航空学院毕业,高级工程师,从事机械设计与
5、制造研究。韩德虎(1977—),男,天津职业师范学院毕业,二级实习指导教师,从事数控编程与操作教学。·106·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.②G02/G03的编程格式在零件上切削加工圆弧时,不仅要用G02/G03指出圆弧的顺逆时针方向,用X、Z指定圆弧的终点坐标,而且还要指定圆弧的中心位置。常用指定圆心位置的方式有两种,因而G02/G03的指令格式有两种:a、用I、J、K指定圆心位置(X、Z平面)G02XZIKFG03XZIKF
6、b.用圆弧半径R指定圆心位置G02XZRFG03XZRF③说明:A.采用绝对值编程时,圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值,用X、Z表示;当采用增量值编程时,圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值。B.数控铣床的圆心坐标为I、J、K,表示圆弧起点到圆弧中心所作矢量分别在X、Y、Z坐标轴方向上的分矢量(矢量方向指向圆心)。如图2所表示圆心相对于圆弧起点的距离。C.当用半径指定圆心位置时,由于在同一半径R的情况下,从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性,为区别二者,规定圆心角α≤180°时,用“+R”表示;α>18
7、0’时,用“-R”表示。图3所表示圆弧半径。D.用半径R指定圆心位置时,不能描述整圆。图3R表示圆弧半径 图4 螺旋插补2、螺旋插补螺旋插补功能是各类数控铣及加工中心的数控系统所具有的一个基本功能,其功能是在圆弧插补的同时,还有第三轴同时产生移动,这样在加工时就产生了螺旋性加工。在加工编程中灵活使用此功能可以给编程者提供解决某些加工需要的特殊手段。其格式如下:G02XYIJαFG03XYIJαF三、圆弧插补在数控孔加工中的应用1、圆弧插补功能进行孔加工在孔加工中,加工中心多采用圆弧插补镗孔的办法进行孔
8、加工。圆弧插补镗孔加工具有加工精度高、效率高的优点,但镗孔加工必须是一把镗刀只对应一个加工尺寸,是一段一段的进行加工。根据指令格式,就可以编出圆弧插补加工孔的程序。圆弧插补的加工轨迹分为三部分:引入段、加工循环和导出段。(1)引入段圆弧插补加工不能直接使刀具切入材料,刀具切入材料必须有引入过程,否则会造
