数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法，其特征在于利用二维CAD软件精确制图，以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程，再运用数控宏程序，通过偏心圆的数学表达式使数控系统自动进行取点计算，并结合连续螺纹插补方法拟合出非圆异形截面，在加工时，刀具始终跟随主轴的回转运动对非圆异形截面进行往复运动实现加工，达到运用主轴与刀具同步控制实现一次装夹加工的作用，避免了二次装夹加工带来的定位误差，使加工精度和工作效率取得了意想不到的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法
本专利技术涉及数控机床
，具体地说是一种数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法。
技术介绍
目前，现有的数控车床在加工各类回转面，如：圆柱面、圆锥面、球面这类零件的截面都为圆形截面，而在实际生产中非圆截面的加工常采用数控铣削、仿形铣削及线切割等加工方法实现，如各类凸轮、非圆齿轮齿坯。运用数控车床主轴与X轴联动，在选用合适的刀具角度的情况下可以实现非圆截面的车削加工，该方法扩展了数控车床的加工范围，开阔了数控车床编程的思路和方法。数控车床在加工偏心轴类零件的惯常方法有：四爪单动卡盘装夹车削、双顶尖装夹车削、三爪自定心卡盘加垫片车削、偏心轴套装夹车削，上述方法都需要二次装夹或辅助工装来完成，存在二次装夹定位误差，且品种更换时需要更换工装或重新调整，加工工艺过程繁琐，零件加工精度低。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种控制新颖、程序简单、加工精度高、工作效率高、加工范围广、运动平稳的数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法，其特征在于利用二维CAD软件精确制图，以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程，再运用数控宏程序，通过偏心圆的数学表达式使数控系统自动进行取点计算，并结合连续螺纹插补方法拟合出非圆异形截面，在加工时，刀具始终跟随主轴的回转运动对非圆异形截面进行往复运动实现加工，达到运用主轴与刀具同步控制实现一次装夹加工的作用，避免了二次装夹加工带来的定位误差，使加工精度和工作效率取得了意想不到的技术效果。本专利技术所述函数方程为：在平面直角坐标系中，机床主轴的回转运动为ω，所述刀具的X轴的跟随运动为2Δe，刀具的Z轴的进给运动为Vf，偏心距为Δe的偏心圆，为方便计算，以在Y轴正方向偏心Δe的情况下的方程为：X2+(Y-Δe)2＝R2公式1由极坐标与直角坐标的转换公式其中ρ为极径，即刀具随动时X轴的半径值，θ极角，将公式2代入公式1化简后得：公式3表示了偏心圆上任意一点的极径与极角的关系；所述连续螺纹插补方法为：通过上述偏心圆的数学表达式，使数控系统运用数控宏程序进行取点计算，用连续螺纹加工方法拟合出偏心圆的轮廓，所述连续螺纹加工方法是通过在轮廓线端面上取两点进行螺纹插补，其螺纹插补螺距的计算公式为：所述螺纹插补螺距的轮廓在凸轮截面上的向心角为：360°减去所述插补螺距的起点和终点之间的夹角的差，所述螺纹插补螺距的径向轮廓尺寸的变化量为所述插补螺距的起点和终点之间距离的绝对值，即相邻两点极径之差的绝对值，整个圆周的变化量则为：向心角乘以相邻两点极径之差的绝对值，即为所述螺纹插补螺距，加工时，取起点Pn、终点P0，刀具的加工顺序为由Pn向P0，即该非圆异形截面取Pn点为周向起点，工件顺时针旋转完成加工。本专利技术所述刀具后角的计算公式为：其中：α0：刀具后角；f(x)：偏心圆轮廓在回转中心上的数学表达式整理公式1带入公式5后求得刀具后角的范围为：(-5.2°，5.2°)，由程序软件绘制刀具后角α0的图形(如图3所示)，在加工时应选择大于5.2°后角的刀具，避免干涉。本专利技术采用所述数控宏程序和连续螺纹插补方法连续螺纹插补方法加工轮廓余量较大的非圆异形截面时，或者，当所述非圆异形截面的端面需要加工时，通过修改X方向刀补，并分别几次走刀来完成，或者，通过用变量编程修改坐标系偏置方法来实现，进一步保证了加工范围宽的作用。本专利技术所述非圆异形截面在选择回转中心线时，可将直径的变化量达到最小，使X轴的往复运动趋于平缓，减小加工过程中对机床X轴的冲击。本专利技术由于采用上述方法，具有控制新颖、程序简单、加工精度高、加工范围广、运动平稳等优点。附图说明图1是本专利技术实施例1的加工工件示意图。图2是图1中P10点到P0点间的端面螺纹取点插补示意图。图3是图1中刀具的最小后角的示意图。图4是本专利技术实施例2的结构工件示意图。图5是图4中轮廓上半部弧形面的端面螺纹取点插补示意图。图6是图4中轮廓左侧弧形面的端面螺纹取点插补示意图。图7是图4中轮廓左下部弧形面的端面螺纹取点插补示意图。图8是图4中轮廓下部弧形面的端面螺纹取点插补示意图。图9是图4中刀具最小后角的示意图。图10是本专利技术的刀具跟随偏心圆车削的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明：如附图所示，一种数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法，其特征在于利用二维CAD软件精确制图，以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程，再运用数控宏程序，通过偏心圆的数学表达式使数控系统自动进行取点计算，并结合连续螺纹插补方法拟合出非圆异形截面，在加工时，刀具始终跟随主轴的回转运动对非圆异形截面进行往复运动实现加工，达到运用主轴与刀具同步控制实现一次装夹加工的作用，避免了二次装夹加工带来的定位误差，使加工精度和工作效率取得了意想不到的技术效果。本专利技术所述函数方程为：如附图10所示，在平面直角坐标系中，所述机床主轴的回转运动为ω，所述刀具即X轴的跟随运动的距离为2Δe，刀具即Z轴的进给运动为Vf，偏心距为Δe的偏心圆，为方便计算，以在Y轴正方向偏心Δe的情况下的方程为：X2+(Y-Δe)2＝R2公式1由极坐标与直角坐标的转换公式其中ρ为极径，即刀具随动时X轴的半径值，θ极角，将公式2代入公式1化简后得：公式3表示了偏心圆上任意一点的极径与极角的关系；所述连续螺纹插补方法为：通过上述偏心圆的数学表达式，使数控系统运用数控宏程序进行取点计算，用连续螺纹加工方法拟合出偏心圆的轮廓，所述连续螺纹加工方法是通过在轮廓线端面上取两点进行螺纹插补，其螺纹插补螺距的计算公式为：所述螺纹插补螺距的轮廓在凸轮截面上的向心角为：360°减去所述插补螺距的起点和终点之间的夹角的差，所述螺纹插补螺距的径向轮廓尺寸的变化量为所述插补螺距的起点和终点之间距离的绝对值，即相邻两点极径之差的绝对值，整个圆周的变化量则为：向心角乘以相邻两点极径之差的绝对值，即为所述螺纹插补螺距，加工时，取起点Pn、终点P0，刀具的加工顺序为由Pn向P0，即该非圆异形截面取Pn点为周向起点，工件顺时针旋转完成加工；本专利技术所述刀具后角的计算公式为：其中：α0：刀具后角；f(x)：偏心圆轮廓在回转中心上的数学表达式整理公式1带入公式5后求得刀具后角的范围为：(-5.2°，5.2°)，由程序软件绘制刀具后角α0的图形(如图10所示)，在加工时应选择大于5.2°后角的刀具，避免干涉。本专利技术采用所述数控宏程序和连续螺纹插补方法连续螺纹插补方法加工轮廓余量较大的非圆异形截面时，或者，当所述非圆异形截面的端面需要加工时，通过修改X方向刀补，并分别几次走刀来完成，或者，通过用变量编程修改坐标系偏置方法来实现，进一步保证了加工范围宽的作用。本专利技术所述非圆异形截面在选择回转中心线时，可将直径的变化量达到最小，使X轴的往复运动趋于平缓，减小加工过程中对机床X轴的冲击。具体实施例1：加工如附图1、2、3所示的零件：运用数控车床的连续螺纹插补功能，通过端面螺纹加工方法，拟合出截面轮廓。在拟合过程中，受X轴伺服响应速度的影响，会有一定的拟合误差，可以通过降低主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法，其特征在于利用二维CAD软件精确制图，以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程，再运用数控宏程序，通过偏心圆的数学表达式使数控系统自动进行取点计算，并结合连续螺纹插补方法拟合出非圆异形截面，在加工时，刀具始终跟随主轴的回转运动对非圆异形截面进行往复运动实现加工。

【技术特征摘要】
1.一种用于数控车床随动车削非圆异形截面的加工方法，其特征在于利用二维CAD软件精确制图，以加工时的工件坐标系为基准、以图纸中的数据为依据将加工轮廓转化成函数方程，再运用数控宏程序，通过偏心圆的数学表达式使数控系统自动进行取点计算，并结合连续螺纹插补方法拟合出非圆异形截面，在加工时，刀具始终跟随主轴的回转运动对非圆异形截面进行往复运动实现加工，所述函数方程为：在平面直角坐标系中，机床主轴的回转运动为ω，所述刀具的X轴的跟随运动为2Δe，刀具的Z轴的进给运动为Vf，偏心距为Δe的偏心圆，为方便计算，以在Y轴正方向偏心Δe的情况下的方程为：X2+(Y-Δe)2＝R2公式1由极坐标与直角坐标的转换公式其中ρ为极径，即刀具随动时X轴的半径值，θ极角，将公式2代入公式1化简后得：公式3表示了偏心圆上任意一点的极径与极角的关系；所述连续螺纹插补方法为：通过上述偏心圆的数学表达式，使数控系统运用数控宏程序进行取点计算，用连续螺纹加工方法拟合出偏心圆的轮廓，所述连续螺纹加工方法是通过在轮廓线端面上取两点进行螺纹插补，其螺纹插补螺距的计算公式为：所述螺纹插补螺距的轮廓在凸轮截面上的向心角为：360°减去所述螺纹插补螺距的起点和终点之间的夹角的差，所述螺纹插补螺距的径向轮廓...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢文涛，
申请(专利权)人：卢文涛，
类型：发明
国别省市：山东;37