一种圆弧槽数控车削加工方法技术

本发明专利技术公开了一种圆弧槽数控车削加工方法。被加工零件的圆弧槽是由多段直线和圆弧、圆弧与圆弧相切构成的非对称复合圆弧槽，其加工方法的步骤为：S1、根据提出一种计算复合圆弧槽切点和圆弧中心的方法，确定零件圆弧槽中圆弧与圆弧之间、圆弧与直线之间的切点以及圆弧的中心；S2、根据多段圆弧的半径，确定刀具圆弧刃轮廓的初始半径；S3、根据零件圆弧槽的轮廓线和刀具圆弧刃的轮廓半径，设计计算合理的刀具路径；S4、在数控车床上，根据刀具路径数控编程圆弧刃刀具的走刀路径。通过从圆弧槽两侧向中间进行加工和切入刀具路径的优化，减少切削力的变形，提高圆弧槽的加工精度。本发明专利技术可用于具有复杂形状圆弧槽零件的数控加工等。用于具有复杂形状圆弧槽零件的数控加工等。用于具有复杂形状圆弧槽零件的数控加工等。

【技术实现步骤摘要】
一种圆弧槽数控车削加工方法


[0001]本专利技术涉及机械加工领域，具体涉及一种圆弧槽的零件数控车削方法，可为形状复杂的回转类零件等加工制造提供技术支持。

技术介绍

[0002]在石油装备、汽车、发电装备等领域，经常会遇见一些具有复杂形状的圆弧槽零件加工任务，这些关键零件的制造经常给加工带来很大的困难。这些零件的几何形状复杂，加工部位有圆弧槽等特征表面，加工精度和表面质量要求很高，零件加工后测量也比较困难。传统的方法是采用与回转类工件轮廓设计完全一样刃形的成形车刀进行加工才能保证，但当零件的几何形状和尺寸发生改变时，就需要从新设计和定制成形车刀。圆弧槽成形车刀的设计制造都比较复杂，这样就需要投入很大人力进行重新设计计算和制造，成本也非常高。因此本专利技术提出一种圆弧槽特征表面新的数控车削加工方法，对减少圆弧槽成形车刀的设计与制造任务具有非常重要意义。

技术实现思路

[0003]该专利技术的目的在于提供一种圆弧槽的数控车削加工方法，在圆弧槽零件加工中，可用较小半径的圆弧刃刀具以及合理的刀具路径规划，实现复合圆弧槽零件的数控车削加工。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术提出一种圆弧槽的数控车削加工方法，其特征在于：被加工零件的圆弧槽是由多段直线和内圆弧、内圆弧与内圆弧相切构成的复合圆弧槽。所述圆弧槽的数控车削加工方法包括以下步骤：S1、确定零件圆弧槽中圆弧与圆弧之间、圆弧与直线之间的切点以及圆弧的中心；S2、根据多段圆弧的半径，确定刀具圆弧刃轮廓的初始半径；S3、根据零件圆弧槽的轮廓线和刀具圆弧刃的轮廓半径，设计计算合理的刀具路径；S4、在数控车床上，根据刀具路径数控编程圆弧刃刀具的走刀路径。
[0006]具体的，所述步骤S1中，所述圆弧槽由直线(1)、圆弧(2)、圆弧(3)、斜线(4)、圆弧(5)和直线(6)依次相切连接构成。建立以点B为坐标原点的Z
‑
X平面坐标系，根据零件图中圆弧槽的尺寸#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7，计算出点B、C、D、E、F、G、H、I、J的坐标位置。
[0007]具体的，所述切点B、F、G和圆心H、J的位置坐标比较容易确定，计算其余点的位置坐标方法如下：先根据点F、点J位置和尺寸#4，计算斜线(4)与圆弧(5)相切的切点E的坐标位置为：Z
E
＝#6
‑
#4(1+sin(#3))，X
E
＝#7+#5+#4cos(#3)。再根据点E和尺寸#3，求出斜线(4)的方程；构造以H为圆心，#8＝#2
‑
#1为半径的辅助圆(7)；构造与斜线(4)平行，且距离为#2的辅助线(8)；计算辅助圆(7)和辅助线(8)的交点即为圆心I，令#11＝#2+(Z
E
‑
Z
H
)sin(#3)
‑
(X
E
‑
X
H
)cos(#3)，I位置为：)cos(#3)，I位置为：最后，根据圆心I和尺寸#2，计算圆弧
(3)与斜线(4)的切点D位置，计算圆弧(2)和圆弧(3)的切点C位置。
[0008]具体的，所述步骤S2中，根据圆弧(3)的半径#2、圆弧(2)的半径#1、圆弧(5)的半径#4，以这三者中的最小半径为参照，选择刀具的圆弧刃半径#9小于参照的最小半径，且min{#1，#2，#4}
‑
#9≥0.2mm。
[0009]具体的，所述步骤S3中，根据上述计算零件圆弧槽轮廓切点及圆心的方法，计算出零件轮廓线的等距曲线，圆弧刀具沿等距曲线对零件圆弧槽进行拟合加工。优选的，根据等距线曲线中圆弧段的最小半径，验证刀具路径中最小圆弧段的路径采用圆弧插补的步数应满足：步数≥100步，否则重新选择刀具圆弧刃半径#9。
[0010]进一步，所述步骤S3中，走刀方向从被加工圆弧槽工件的两侧向中间进行加工，先从A＇
→
B＇
→
C＇
→
D＇切入依次加工完直线(1)、圆弧(2)、圆弧(3)后退刀，再从K＇
→
G＇
→
F＇
→
E＇
→
D＇切入依次加工完直线(6)、圆弧(5)、斜线(4)后退刀。
[0011]优选的，所述步骤S3中，当刀具路径沿K＇
→
G＇
→
F＇直接切入时，刀具整个圆弧刃都参与切削，切削力较大，使零件工艺系统刚性相对较差，易产生振动，加工精度和表面粗糙度达不到加工要求。为避免对圆弧槽的直棱G产生过切和切入时切削载荷过大，刀具路线规划为斜线(I＇
→
H＇)和圆弧(H＇
→
G＇)，斜线(J＇
→
I＇)为快速进刀路线。
[0012]具体的，所述步骤S3中，以点G为圆心，刀具圆弧刃的半径#9为半径规划为刀具路径的圆弧段(H＇
→
G＇)，切入的刀具路径斜线的角度设计为#10，优选的，#10≥30
°
。根据刀具路径的圆弧段半径#9和刀具路径斜线(I＇
→
H＇)的角度#10，计算两者的切点H＇位置为：Z
H＇
＝#6
‑
#9sin(#10)，X
H＇
＝#7
‑
#9cos(#10)。
[0013]具体的，所述步骤S4中，根据刀具路径及其各切点位置，在数控车床上数控编程圆弧刀具的走刀路线，然后数控加工仿真模拟走刀路线并试切工件，测量圆弧槽的尺寸误差，对刀具路径轨迹进行适当修正。
[0014]本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0015]1、本专利技术的一种圆弧槽的数控车削加工方法可用于复合圆弧槽的。由于复合圆弧槽的数控加工计算比较复杂，难以确定各段圆弧与圆弧，圆弧与直线之间的切点位置以及圆心位置，因此采用数控加工方法难以手工数控编程。本专利技术提出了一种计算求解复合圆弧槽轮廓线及其刀具路径的切点和圆心位置的方法，可以非常方便的确定直线与圆弧、圆弧与圆弧、两圆弧通过斜线连接而形成的复合圆弧槽的连接点位置和圆心位置，能够为手工数控车削编程加工圆弧槽奠定了技术基础。
[0016]2、本专利技术的一种圆弧槽的车削加工方法具有刀具成本低、圆弧槽加工精度高等特点。当前具有圆弧槽特征的零件多为单圆弧槽，一般采用跟圆弧槽半径相同的圆弧刃成形刀具进行加工，当圆弧槽半径发生变化时，就需要重新从新设计和定制成形车刀。本专利技术复合圆弧槽数控拟合加工方法，可以用同一把小圆弧刃的刀具去加工由多个圆弧构成的复合圆弧槽，不需要定制多个圆弧半径的圆弧刃刀具，降低刀具的设计研发和制造成本。本专利技术提供一种用较小圆弧半径的刀具包络线拟合复合圆弧槽的轮廓线，走刀步距较短，在拟合小半径的圆弧槽时加工精度高。
[0017]3、本专利技术的一种圆弧槽的车削加工方法具有加工精度高、刀具寿命长的特点。本专利技术提供一种两侧向中间走刀路线规划方法，提高圆弧槽的加工精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆弧槽数控车削加工方法，其特征在于：被加工零件的圆弧槽是由多段直线和圆弧、圆弧与圆弧相切构成的非对称复合圆弧槽，其中圆弧(3)和圆弧(2)相切，圆弧(3)和圆弧(4)又同时与斜线(4)相切，圆弧(2)还与直线(1)，圆弧(5)还与直线(6)相切。2.根据权利要求1所述的一种圆弧槽数控车削加工方法，其特征在于：所述圆弧槽的车削加工方法包括以下步骤：S1、确定零件圆弧槽中圆弧与圆弧之间、圆弧与直线之间的切点以及圆弧的中心；S2、根据多段圆弧的半径，确定刀具圆弧刃轮廓的初始半径；S3、根据零件圆弧槽的轮廓线和刀具圆弧刃的轮廓半径，设计计算合理的刀具路径；S4、在数控车床上，根据刀具路径数控编程圆弧刃刀具的走刀路径。3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种圆弧槽数控车削加工方法，其特征在于：所述步骤S1中，建立以点B为坐标原点的Z
‑
X平面坐标系，根据零件图中圆弧槽的尺寸#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7，计算出切点B、C、D、E、F和圆心H、I、J的坐标位置。4.根据权利要求2和权利要求3所述的一种圆弧槽数控车削加工方法，其特征在于：所述切点C、D、E和圆心H、I的位置坐标方法如下：先根据点F、点J位置和尺寸#4，计算斜线(4)与圆弧(5)相切的切点E的坐标位置；再根据点E和尺寸#3，求出斜线(4)的方程，构造以H为圆心，#8＝#2
‑
#1为半径的辅助圆(7)，构造与斜线(4)平行，且距离为#2的辅助线(8)；计算辅助圆(7)和辅助线(8)的交点即为圆心I，令#11＝#2+(Z
E
‑
Z
H
)sin(#3)
‑
(X
E
‑
X
H
)cos(#3)，I位置为：)cos(#3)，I位置为：最后，根据圆心I和尺寸#2，计算圆弧(3)与斜线(4)的切点D位置，计算圆弧(2)和圆弧(3)的切点C位置。5.根据权利要求1和权利要求2所述的一种圆弧槽数控车削加工方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据圆弧(3)的半径#2、圆弧(2)的半径#1、圆弧(5)的半径#4，以这三者中的最小半径为参照，选择刀具的圆弧刃半...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳林，王洪，郑华林，郭骏宇，李本杰，郭亮，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：