数控机床加工中的过切与欠切

!""#年 $ 月 第 %& 卷 第 $期 机床与液压 ’()*+,-.//01*234(50+)6 (789!""# :;<9%& ,;9$ 数控机床加工中的过切与欠切 杜家熙! 张万琴! 安国会 "河南科技学院! 河南新乡 $&%""%# 摘要! 从多个方面分析了数控机床加工中产生过切与欠切的主要原因! 并提出了相应的解决方法! 为数控加工时进行 正确的工艺分析) 合理编制加工程序提供了可靠的依据! 为提高零件的加工精度! 保证产品质量提供了条件" 关键词! 数控机床# 过切# 欠切 中图分类号! .E‘&ABB文献标识码! WBB文章编号! =""= C%DD= #!""#$ $ C!$% C! BB在机械加工领域! 数控机床已成为现代机床的重 要发展方向" 数控机床自动化程度高) 加工精确度 高) 对零件适应性强! 因而它被广泛应用于现代机械 加工中" 但是! 数控机床在加工中出现的问题不能象 普通机床那样可方便的进行人为的调整# 所以! 在数 控加工中必须注意加工过程的每一个细节! 周密考 虑! 力求准确无误" 在实际编程时! 由于轨迹处理不 当) 工艺过程不合理等原因常导致切削过量或欠量现 象! 即过切或欠切" 特别是过切会直影响零件加工精 度! 其至导致加工产品报废" 因此! 必须引起足够的 重视" #"选择进给速度不当( 产生过切或欠切 图 =B过切与控制 在轮廓加工中! 当 零件轮廓有拐角时! 刀 具容易产生 2超程3 现 象" 如图 = 所示! 铣刀 由&向,运动! 当进给 速度较高时! 由于惯性 作用! 在拐角处的金属 可能出现过切现象! 即 将拐角处的金属多切去一些" 若为向外凸起的表面! ,处会有部分金属未被切除! 即出现欠切现象! 使轮 廓表面产生误差" 解决的办法是! 在编程时! 在接近拐角前适当地 降低进给速度! 过拐角后再逐渐增速" 即将 &,分成 两段! 在&&A段使用正常的进给速度! 到 &A处开始减 速! 过,A后再逐步恢复到正常进给速度! 从而减少 超程量" 目前一些完善的自动编程系统中有超程校验功能 时! 一旦检测出超程误差超过允许值! 便可设置适当 的 2减速3 或 2暂停3 程序段予以控制" 如图 ! 所 图 !B内轮廓的刀心轨迹 示! 刀具右补偿加工内轮廓面" 编程轨迹为 &C,C )! 刀心轨迹有两种! 图 ! $J% 按理论刀心轨迹移动 G= CG! CG% CG$! 会产生过切现象! 损坏工件# 图 ! $Z% 为计算机处理以后的刀心轨迹! 无过切! 刀心 轨迹G= CG! CG%" $"尖角处使用过渡圆弧要防止过切 有时候! 由于在用折线逼近曲线时没有注意到 $或意想不到% 其尖角是凸还是凹! 尤其是在曲线拐 点附近不太容易分辨! 这时如在尖角处采用过渡圆弧 编程就很容易产生过切现象! 如图 % $J% 所示" 有时候! 因凸型尖角附近有轮廓限制! 如铣刀直 径过大! 尖角处采用过渡圆弧编程也会产生过切! 如 图 % $Z% 所示" 图 %B尖角处两种过切现象 解决的办法是! 遇到上述情况时! 应放弃对此尖 角处采用过渡圆弧编程" %"棱角过渡处理 数控铣床铣削棱角轮廓时! 若刀具中心位移量与 轮廓尺寸相同时! 有可能发生过切现象或刀具中心轨 迹不能连续现象! 如图 $ 所示" 为此! 在编写工件加 工程序时! 应考虑棱角的过渡轨迹! 合理安排过渡程 序" 图 $B棱角过渡的过切与不连续现象 解决的办法" 如图 & 所示为棱角过渡处理常用的 方法" 图 & $J% 中的棱角是由直线与直线轮廓线形 成的棱角! 编写程序时! 刀具的中心轨迹必须延伸 至过渡点 %! 由图可见! 过渡点应是两条刀具中心轨 迹的交点# 图 & $Z% 是由直线与圆弧轮廓曲线形成 的棱角! 编写程序时! 刀具移动时的中心轨迹必须延 伸至过渡点 %! 再沿直线 %&编写一段直线加工程序! 然后编写圆弧加工程序# 图 & $X% 是圆弧与直线轮 廓线形成的棱角! 加工程序中! 增加三段直线程序# 图 & $[% 是内轮廓刀具中心轨迹" 其它棱角过渡处 理方法可按上述方式处理" 图 &B棱角过渡的处理方法 &"指令不当会产生过切现象或欠切现象 $9=B加工斜面时! 使用刀具位置偏置指令不当! 会产生过切或欠切现象 图 ‘B斜面加工过切和欠切现象 如图 ‘ $J% 所示的情况是由于采用刀具位置偏 置指令不当造成过切现象! 不当编程程序如下& BB- ,= E"= KkB 水平向右移动# ,! E$& K23B沿斜线移动! 延长 = 倍偏置量# ,% BB 2B 垂直向上移动# BB- 如图 ‘ $Z% 所示情况是由于采用刀具位置偏置 指令不当造成欠切现象! 不当编程程序如下& BB- ,= E"= E$& Kk3B 水平向右移动! 延长 = 倍偏 置量# ,! BB K2B沿斜线移动# ,%BE$&B2B垂直向上移动! 延长 = 倍偏置量# BB- 解决的办法是在加工斜面时! 尽量避免使用刀具 位置偏置指令" $9!B在自动刀具补偿建立后! 不能连续插入两个 或两个以上与刀补平面内运动坐标无关的程序段) 否则会引起过切 在使用 E$") E$=) E$! 指令建立自动刀补功能 时! 应注意& 当连续使用 $二次或二次以上% 不含 插补平面坐标的程序段时! 应在不含插补平面坐标的 前一程序段加入指示下一刀具运动方向的坐标指示 $+) h) @中的任意 ! 个%! 否则会引起过切" 例如! 以下程序段,# 和 ,D 中不含插补平面的坐标! 执行 时会出现过切现象! 如图 # 所示" ,‘ BEA= BE$!B 3"#B K=""""B 2!"""" ,#B 6!=B ."&B ’"D ,DB E"$B K=""" ,A BK="""" 图 #B过切现象 图 DB切削轨迹 解决的办法是改为如下形式& ,‘B EA=BE$! B 3"#B K=""""B 2!""""B +="""" Bh" ,# B6!=B ."& B ’"D ,DB E"$ BK=""" ,A BK="""" 即可避免过切! 这时其切削轨迹如图 D 所示" ("建立或撤消刀补的路径不当引起过切 图 AB刀具的切入与切出 在刀具进入和 退出工件时! 应注 意进刀和退刀的路 线! 防止刀具和工 件干涉而过切或少 切! 如图 A 所示! 使用刀具半径左补 偿 E$= 或 右 补 偿 E$!! 当刀具接近 工件轮廓时! 数控 装置认为是从刀具 中心坐标转变为刀 具外圆与轮廓相切点的坐标值! 若从图 A $J% 所示 方向进刀会发生干涉! 改为图 A $Z% 方向进刀则避 免过切" 当刀具远离工件轮廓时! 数控装置认为是从刀具 外圆与轮廓相切点的坐标值转变为刀具中心坐标! 若 从图 A $X% 所示方向退刀会发生干涉! 改为图 A $[% 方向退刀则避免过切" 加工时数据起点与终点不闭合! 也会导致进刀和 "下转第 !$‘ 页# *??=* 机床与液压 第 %& 卷 工件加工时! 所需折弯力根据板料厚度和长度从 板料 2折弯力表3 得出! 然后从 2管路工作压力与 折弯力对应图3 查出所需正确的管路工作压力! 通 过顺时针旋转远程调压阀的手轮! 就可以达到所需的 工作压力值! 完成工件的折弯" 由于该折弯机在实际使用中其折弯力达不到要 求! 笔者根据多年的实践经验! 在不使设备得到损 坏! 又使工件达到理想要求! 同时还不违背原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 原 理! 又能更大程度地发挥设备的工作效率! 将图 ! 远 程调压阀的阀杆做了改进" 根据工件板料厚度及长 度! 首先计算出所需液压管路工作压力! 根据其工作 压力设计其结构! 再经强度计算验证设计可行性" $"设计计算 对液压缸活塞受力分析! 油缸工作时! 活塞受力 为& G活 aG工 jG回 xG惯 jG摩 jG密 式中& G活 为活塞受力# G工 为活塞上的静工作组力# G回 为回油阻力! 当油流回油箱时! 可近似地取G回6 "# G惯 为油缸在启动) 制动或换向时的惯性力! 在加 速时取jG惯! 在减速时取CG惯! 在等速时取G惯 a"# G摩 为油缸以外运动部件的摩擦阻力# G密 为油缸活 塞及活塞杆密封处的摩擦阻力! 一般用油缸的机械效 率-8来加以考虑" -8根据产品决定! 但在初步设计 计算时! 可假定-86"9D& n"9AA! 平均为 "9A&" 以上诸力中! 一般情况下主要是 G工) G惯 和 G摩 三种! G密 很小! 为简化计算取 G密 jG摩 a$"9= n "9!% G工! 则有& G活 aG工 j$"9= n"9!% G工 a$=9= n =9!% G工 a$=9= n=9!% eG"! G为公称压力" 因此! G活 a= !""b," 将远程调压阀结构设计为先导型! 顺 时针方向拧动螺杆顶向先导阀往前移动! 先导阀顶着 弹簧! 弹簧顶紧锥形体! 从而实现压力的传递’%( " 远 程调压阀阀杆长度是重要参数! 与液压油流量) 工作 压力等因素有关’$( ! 经有限元数值模拟和对阀值的动 态观测! 得出它们之间的关系式& G" aC*" !*N*M 式中& C为液流常数! "为远程调压阀阀半径! N远 程调压阀阀杆有效工作长度! M为流量" 经计算! Na!#9$YY! 取 Na!DYY! 因此! 将原长度增加 $如图 % 所示%! 经试用! 压力满足要求! 折弯件光 滑平整! 没有齿痕" 图 %B远程调压阀阀杆改进前后结构图 %"结论 通过对板料折弯机液压系统及远程调压阀进行重 新设计和计算! 使工作压力大大提高! 设备升降自 如! 在各个位置上都能很轻松的达到工件所需的角 度! 经估算! 可节省资金 =" 万多元" 参考文献 .=/ 王超! 张文远9液压板料折弯压力机常见故障分析与 排除 ’h( 9液压与气动! !""% $=!%& &$ C&&9 .!/ 徐盛林! 吴占钦9大型液压板料折弯机振动故障的排 除 ’h( 9机床与液压! =AA‘ $‘%& $# C$D9 .%/ 张文美9折弯压力机液压系统改造 ’h( 9液压与气 动! !""! $&%& $" C$=9 .$/ 王文深! 马霄9L)‘#2]=""?%!"" 型液压板料折弯机液 压故障的处理与分析 ’h( 9液压气动与密封! !""% $&%& !" C!=9 作者简介! 马宏明 $=A‘=0%! 男! 济南大学工程训 练中心教师" -CYJF<& RIN8YJG"=&DpS;Y9X;Y" 收稿日期( ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, !""‘ C"= C=" "上接第 !$$ 页# 退刀时刀具位置不重合! 造成欠切" 解决欠切的关键是使曲线数据闭合! 为消除刀 痕! 越过曲线上的实际切入点再退刀" )"结论分析 以上分析了数控铣削加工中过切和欠切的几种可 能发生情况及相应措施! 重点分析了过切产生的原因 及相应措施" 对在数控机床加工时! 进行合理的工艺 分析! 正确的编制加工程序! 加工出符合要求的零件 有一定的指导意义和现实意义" 当然! 引起过切可能 还有其它一些原因! 如夹具刚性) 机床本身往返间隙 等的影响! 在实际工作中要针对具体机床具体分析和 处理" 参考文献 .=/ 郑堤9数控机床与编程 ’’( 9北京& 机械工业出版 社! !""&9 .!/ 黄康美! 等9数控加工实训教程 ’’( 9北京& 电子 工业出版社! !""$9 .%/ 李善术! 等9数控机床及其应用 ’’( 9北京& 机械 工业出版社! !""%9 .$/ 陈银清! 李凯! 段志宏9数控铣削的编程与工艺分析 ’h( 9机械制造! !""% $==%& $‘ C$#9 .&/ 叶又东9数控铣削加工中的工艺分析及处理 ’h( 9机 械! !""$ $="%& $" C$!9 作者简介! 杜家熙! 男! =A‘$ 年生! 硕士! 副教授! 主要从事机械制造及自动化) 数控技术) )(3?)(’技术 的教学与科研工作" 发表论文近 %" 篇" 电话& "%#% C %"$"$‘=! =%D%A"#D!D#! -CYJF<& [VPFJOp=‘%9X;Y" 收稿日期( !""‘ C"$ C"‘ *H?=* 机床与液压 第 %& 卷