[发明专利]一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工方法，尤其适用于宽深比较大的圆柱套内壁闭合异形曲线槽的高精度铣削及磨削加工。

背景技术

在航天、兵器、化工等行业使用具有圆柱套内壁闭合曲线槽的零件，曲线槽要保证曲线角、深度和宽度的要求，该类零件在以往加工中通常采用专用设备进行加工，制造精度差，生产周期长，且成本昂贵。随着数控加工技术的发展，采用数控加工方法可满足各种不同种类曲线槽的加工要求，而这类零件的造型和数控编程仅仅凭借通用CAD/CAM软件系统是很难完成的。

在圆柱套内壁曲线槽加工过程中，各个曲线段在合成速度一定的情况下，各个轴的分速度是随时发生变化的，以准确到达曲线拟合交点处。尤其在加工宽深比较大的内壁曲线槽时，由于加工时机械振动严重，为保证加工精度，对工件的装夹方式和加工时的重复定位精度提出了很高的要求，因而给内壁曲线槽加工带来了很大难度。

走刀步长是影响刀具轨迹生成的一个重要因素。走刀步长过小，意味着刀具轨迹线上刀位数据的密度大，零件加工程序膨胀，编程效率下降，更重要的是在一般加工方式下，小步长零件加工程序的执行会产生进给速度波动和平均速度下降，从而影响工件表面加工质量和加工效率。走刀步长过大，意味着刀具轨迹线上刀位数据的密度小，加工效率高，但轮廓逼近精度低，表面质量恶化，因此合理步长的确定是非常重要的。

目前查阅的文献表明：关于高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工方法及工艺，在公开发表的文献中未见报道或提及。

发明内容

为了克服现有的数控圆柱套内壁曲线槽加工方法加工精度差，加工效率低，不能满足生产实际需求的技术不足和缺陷，，本发明提供一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工方法。提出了圆柱套内壁闭合异形曲线槽数控编程的数学模型建立方法、轨迹路径方向采取自适应筛选法确定走刀步长的计算方法、利用VC++生成程序代码的方法、联合数控系统进行参数配置、程序指令编程方法以及铣削和磨削的程序区别。实际加工结果表明，该方法提高了圆柱套内壁闭合异形曲线槽加工精度和效率。

本发明实现其技术内容所采用的技术方案为：一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工方法，硬件包括数控系统、刀具主轴变频调速电机及其变频器、回转轴A伺服电机及其伺服驱动器、轴向进给轴Z伺服电机及其伺服驱动器、深度进给轴X伺服电机及其伺服驱动器、回转轴A的绝对编码器；软件包括代码生成软件VC++、数控系统G代码编程、数控仿真软件CIMCO，其特征是：

（1）、工件长500mm，外径240mm，内径190mm，壁厚25mm，槽宽35mm，内壁槽深15mm；

（2）、建立内壁闭合异形曲线槽数学模型，曲线槽是由六条曲线拟合成的闭合曲线槽；建立三条等距线数学模型，这里，等距线的数学表达式为

C₀(t) = C(t) ±（d·N(t)）

式中t 为曲线参数，N（t）为曲线在t 处的单位主法矢量，其方向指向曲线凹的一侧；式中的正号或负号取决于等距线的偏离方向；当等距线偏离方向与主法矢量同向时取正号，反之取负号；在曲线拐点处，法矢量为不确定，须作特殊处理；若C（t）＝{ x（t），y（t）}，即C（t）为平面参数曲线，则

N(t)={-                                                (t)／sqrt(((t))²+((t)) ²) ，(t)／sqrt(((t)) ²+(t)) ²)}

等距线节点与原始线节点（x，y）对应的等距线节点的坐标（x₀，y₀）为：

x₀=x±d×cosB

y₀=y±d×sinB

如果在曲线左侧作等距线，式中d前的符号应取正号，反之取负号；

当等距线与原始线的间距d 大于该处原始曲线的曲率半径时，或者原始线迂回形成的自身间隔小于d 的两倍时，计算得到的等距线可能产生自交形成“自交圈”、不协调弯曲等异常现象；根据以上计算等距线数学模型和所提供的数学方程，算出各个点的等距点；

（3）、在刀具轨迹路径方向采用自适应筛选法；