利用宏指令优化空间立体曲面加工

图4-26所示的空间曲面槽是由一条余弦曲线y=38cosx和一条正弦曲线z=18sinx叠加而成的，毛坯尺寸为400mm×144mm×62mm，外形已加工好，本工序只需在数控铣床上加工出空间曲面槽，刀具中心轨迹如图4-26所示，槽底为R12.5mm的圆弧，试编写加工程序。

图4-26 由三角函数构成的空间曲面槽

1.题意分析

既然工件的槽底为R12.5mm的圆弧，且刀具中心轨迹已给定，那么就可以直接选用R12.5mm的球头铣刀来加工。

为了方便编制程序，以角度X为变量，取相邻两点间的X向距离相等，间距为0.5°，然后用余弦曲线Y=38cosX方程和正弦曲线Z=18sinX方程分别计算出各点对应的Y值和Z值，进行空间直线插补，以空间直线来逼近空间曲线。加工时，采用不带摆动轴的球头铣刀近似铣削出这一空间曲线槽。如图4-27所示，从左到右加工，即−180°～180°。

图4-27 采用球头铣刀（不带摆动轴）加工空间曲面槽

2.变量设定

设置保持型变量：

#500：Z向每次切入量为1mm；设置时输入“1000”。

#501：在OXY平面Y=38cosX的幅值为38mm，设置时输入“38000”。

#502：在OXZ平面Z=18sinX的幅值为18mm，设置时输入“18000”。

#503：自变量X的步距为0.5°，终点值180°，设置时输入“180”。

设置操作型变量：

#100：X当前值，单位为（°）。

#110：Y坐标当前值，单位为mm。

#120：Z=18sinX的值，单位为mm。

#130：Z向每次进刀后的初始值，单位为mm。

#140：Z坐标当前值，单位为mm，X=−180°时，Z=−18.2mm。(www.xing528.com)

3．编制程序

(1)子程序 程序如下：

(2)主程序 程序如下：

在子程序O1008中，N20～N30为计算当前点的X、Y和Z坐标。N35是按计算出的坐标值切削一段空间直线，用直线逼近空间曲线。N45为空间曲线结束的终点判别，以X=360°为终点，若没有到达，则返回N20再计算下一点坐标；若已到达，则结束子程序。

在主程序O2011中，N60为调用三次O10084子程序，每调用一次，Z坐标向负方向进1mm，分三次切出至槽深度。

上述加工方法，是采用球形铣刀（不带摆动轴）在一平面实体零件上（近似）铣削出这一空间曲线槽的。

采用球头铣刀（不带摆动轴）加工空间曲面槽属于近似加工，存在加工原理误差，只有带摆动轴的数控机床才能实现无原理误差的加工，如图4-28所示。

图4-28 采用球头铣刀（带摆动轴）加工空间曲面槽

4.实现轴的摆动的主要途径

1）当摆动角是一个固定角度时，可采取将工件转一个角度，俗称“摆活”，以实现刀具轴线与槽底轮廓线垂直，这是许多工厂最现实的做法，其难易程度取决于零件的形状与尺寸大小。

2）通过机床附件实现。采用角度铣头，使刀具轴线与槽底轮廓线垂直。

3）数控旋转轴。通过数控机床的摆动轴使刀具轴线与槽底轮廓线垂直，这是一个带有C轴的数控镗床。

5.基本对策

1）工件转一个角度，往往会给装夹带来一定困难，可根据现场情况采用通用工装，有时还要设计专用工装，可通过工装解决定位与夹紧。

2）采用角度铣头，是最常见的做法，这当然取决于机床附件的配置情况，也可根据零件的特点，配置专用角度铣头或万能铣头。

3）带有数控旋转轴的则是一些高档数控机床，用其加工槽的精度很高，也很方便，但成本会成倍增加，可根据实际情况（主要是技术、经济指标）而定。