楊顯君，聶有為，縢壽蔚，劉峻材，陳義

航空工業(yè)成都凱天電子股份有限公司 四川成都 610000

1 序言

宏程序因其變量之間可以運(yùn)算，所以可用控制流向的語(yǔ)句去改變程序的方向，程序簡(jiǎn)潔，邏輯嚴(yán)密，具有模塊化的資質(zhì)和條件，在有規(guī)律的復(fù)雜輪廓加工中應(yīng)用廣泛。本文介紹運(yùn)用宏程序編程，結(jié)合刀具的改進(jìn)，巧妙解決圓柱銑削清根難題的 方法。

2 零件結(jié)構(gòu)及加工難點(diǎn)

零件圖樣如圖1所示，材料為不銹鋼。零件結(jié)構(gòu)為圓柱管與底板斜相交的組合體，底板尺寸11mm×8mm×2mm，圓柱外圓尺寸φ7－0.013－0.035mm，內(nèi)孔尺寸φ（6±0.1）mm。圓柱管軸線(xiàn)與底板夾角為60°±0.1°，表面粗糙度值Ra=1.6μm，圓柱與平面相交清根R≤0.2mm。零件采用三軸或五軸機(jī)床擬合加工后都會(huì)在圓柱與平面相交處形成殘料，如圖2所示。

圖1 零件圖樣

圖2 擬合加工后形成的殘料

由三軸加工中心加工后，殘料部分通過(guò)電火花加工去除，然后鉗工打磨表面達(dá)到要求。由于電火花加工不能完好地與已經(jīng)加工好的φ7－0.013－0.035mm外圓尺寸相接，鉗工打磨空間小，圓度誤差大，圓柱與平面相交處R不規(guī)則，所以無(wú)法保證尺寸要求，合格率只有60%。該方案合格率較低。

由五軸聯(lián)動(dòng)的方式加工，需要先用立銑刀或者球刀銑削φ7－0.013－0.035mm大部分形狀，再用直徑0.4mm的球刀對(duì)圓柱與平面相交處進(jìn)行精加工，保證圓柱與平面相交處R≤0.2mm。該方案能在一次裝夾中完成所有形狀的加工，但是由于精加工時(shí)刀具直徑小，剛性差，切削速度低，進(jìn)給量小，并且擬合分層多，所以生產(chǎn)效率低，且刀具成本高。

3 輪廓擬合思路分析

綜上分析可見(jiàn)，三軸或五軸加工均存在缺陷，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。本文介紹一種高效率、高質(zhì)量且低成本的簡(jiǎn)便方法，即由線(xiàn)成面分層擬合的加工方式。要保證圓柱外圓尺寸φ7－0.013－0.035mm，圓柱與平面相交處R≤0.2mm，并且外圓直徑和平面處完美相接，最好的辦法就是在一次加工中完成零件的外形輪廓。由線(xiàn)成面分層擬合的方式可以有效實(shí)現(xiàn)一次加工。

分層擬合原理如圖3所示，圓柱面是由無(wú)數(shù)個(gè)直徑相同且同軸的圓周線(xiàn)層疊組成，圓心點(diǎn)層疊組成圓柱面的軸線(xiàn)a，圓柱垂直于a軸的截面形狀是圓。當(dāng)用一個(gè)與圓柱軸線(xiàn)不垂直且不平行的面去截圓柱時(shí)，圓柱截面為橢圓。b軸為垂直于零件底板的軸線(xiàn)，圓柱垂直于b軸的截面形狀是橢圓。

圖3 圓柱分層擬合原理

橢圓截面的中心按30°方向規(guī)律性偏移，使無(wú)數(shù)個(gè)橢圓截面層疊形成橢圓柱面。由于刀具軸線(xiàn)永遠(yuǎn)垂直于底板上平面（A面），只要擬合無(wú)數(shù)個(gè)橢圓層疊，即可加工出符合尺寸要求的圓柱，并實(shí)現(xiàn)圓柱與平面相交處R完美相接。

4 加工改進(jìn)

4.1 宏程序編制

由于截面形狀為橢圓，層疊角度有規(guī)律，因此選用宏程序進(jìn)行編程，程序簡(jiǎn)潔，邏輯嚴(yán)密，通用性極強(qiáng)，具有極好的易讀性和可修改性。圓柱垂直于底板方向的形狀為橢圓，采用CAD軟件進(jìn)行截面分析（見(jiàn)圖4），得到橢圓的長(zhǎng)半軸尺寸為4.041mm，短半軸尺寸為3.5mm。

圖4 截面分析

橢圓截面中心位置的X坐標(biāo)隨Z方向發(fā)生深度偏移，偏移的三角函數(shù)關(guān)系為ΔX=ΔZtan30°。橢圓運(yùn)用參數(shù)方程進(jìn)行編程，使用細(xì)小的直線(xiàn)去擬合輪廓。為了滿(mǎn)足圓柱尺寸精度，需要盡量縮短擬合線(xiàn)段的長(zhǎng)度，因此應(yīng)選用較小的步距角增量，此零件加工選用的步距角為0.5°。由不同位置的橢圓截面最終擬合成橢圓柱面。

零件加工程序（以海德漢系統(tǒng)為例）如下。

4.2 刀具選擇

由于零件傾角的影響，零件加工時(shí)刀具刀尖角度＜60°才能避免干涉，因此選擇刀尖角55°、刀尖圓弧R0.2mm的燕尾槽刀具（見(jiàn)圖5）進(jìn)行加工。加工時(shí)采用較小的吃刀量、較大的進(jìn)給量，以實(shí)現(xiàn)零件的高效加工。

圖5 燕尾槽刀具

4.3 應(yīng)用效果

采用改進(jìn)后的加工方法，零件質(zhì)量完全滿(mǎn)足技術(shù)要求，合格率達(dá)100%。零件成品如圖6所示。

圖6 零件成品

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)際生產(chǎn)表明，使用宏程序編程，實(shí)現(xiàn)由線(xiàn)成面分層擬合、一次性完成零件的加工，完全滿(mǎn)足技術(shù)要求。此加工方法簡(jiǎn)化了編程內(nèi)容，提高了生產(chǎn)效率，大大縮短了加工周期，降低了生產(chǎn)成本，為類(lèi)似零件的加工提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。