圆弧算法

圆弧算法（精选七篇）

圆弧算法 篇1

所谓插补是指数据密化的过程,或者说数控系统依照一定方式确定刀具实时运动轨迹的过程[1]。对于轮廓控制的数控系统来说,插补算法是数控系统的核心任务,因为插补程序的执行时间和计算精度,直接影响着整个数控系统的性能和加工精度。

数字积分法(Digital differential Analyzer)是数字微分分析法的简称,它是在数字积分器的基础上建立起来的一种插补算法,算出刀具沿坐标轴的位移,使得刀具沿着所加工的轨迹运动。数字积分法易于实现一次、二次、甚至高次曲线的插补,也可以实现多坐标联动控制,并具有运算速度快,逻辑控制功能强,脉冲分配均匀等优点。

2 数字积分圆弧插补算法

2.1 基本原理

由高等数学可知,求函数y=f(t)对t的积分运算,就是求出此函数曲线与横坐标t在区间[a,b]所围成的面积F。如图1所示。

若把积分区间[a,b]等分成许多有限的小区间Δt(其中Δt=ti+1-ti),这样,求面积F就可以转化成求有限个小长方形的面积之和,长方形的宽为自变量Δt,高为ti时刻函数的值yi。即

插补运算时,如果取Δt=1(即一个脉冲当量),就可以将上式简化为:

数字积分插补器通常由被积函数寄存器、累加器、与门等组成,如图2所示。

2.2 插补算法

以第Ⅰ象限顺圆弧为研究对象,设圆弧半径为R,圆心设在坐标原点上,刀具从起点A沿圆弧顺时钟插补到终点B(xe,ye),插补过程中,刀具沿圆弧切线方向的移动速度为υ,则υ在x轴、y轴上的分速度分别为υx,υy,点P(x,y)为圆弧上一动点,如图3所示。显然由υ,υx,υy构成的三角形与图中三角形OPQ是相似三角形。

根据相似三角形对应边成比例,则有以下式子成立:

式中:K为比例常数。因为半径R为常数,切向移动速度υ为匀速,所以K可认为是常数。

在Δt时间内,x轴、y轴方向的位移增量为:

因此动点从起点走向终点的过程,各坐标的位移量可以分别看作是以每一小增量Δx和Δy累加的结果。若取累加器的容量为2n,则比例常数k=1/2n,n为累加器、寄存器的位数。则各坐标的位移量为:

数字积分圆弧插补时,x轴、y轴方向到达终点的时间可能不相同,所以需对x轴、y轴分别进行终点判断。可利用两个终点计数器JEX和JEY来实现是否到达终点的判断,首先把x轴、y轴所需的脉冲数|xe-x0|、|ye-y0|分别存入这两个计数器中,x轴或y轴积分器中的累加器每输出一个脉冲,相应的终点计数器中的内容减1,当某一个坐标轴的终点计数器减为零时,说明该坐标轴已到达终点了,此后停止该坐标轴的累加运算,另一坐标轴继续累加运算,只有当两个坐标轴的终点计数器均减为零时,圆弧插补才算结束。

圆弧插补时,由于被积函数寄存器中存放的是动点P的坐标值x,y,随着动点的移动而坐标值在发生变化,因此在刀具移动过程中必须根据刀具的实时位置,不断地修改被积函数寄存器JVX和JVY中的内容。在起点时,JVX和JVY分别寄存圆弧起点坐标值y0和x0;在圆弧插补过程中,当y轴积分器中的累加器JRY每溢出一个Δy脉冲时,x轴积分器中的被积函数寄存器JVX的内容就减1一次(减1的原因是刀具在第一象限作顺圆弧插补时,y轴的坐标值小了一个脉冲当量);反之,当x轴积分器中的累加器JRX每溢出一个Δx脉冲时,y轴积分器中的被积函数寄存器JVY的内容就应加1一次(加1的原因是刀具在第一象限作顺圆弧插补时,x轴的坐标值大了一个脉冲当量),如图4所示[2]。

3 象限处理及实例

3.1 象限处理

由于二、三、四象限中,动点坐标值有正有负,如果一并考虑,势必会使插补算法变得复杂化,如果我们仅考虑动点坐标的绝对值[3],这样就可把二、三、四象限的数字积分圆弧插补转化为第一象限的数字积分圆弧插补算法了。这时,只需让被积函数寄存器中存放的是动点坐标的绝对值,而且在插补过程中只需不断地修改动点坐标绝对值的大小就可以了。动点坐标绝对值的修改可遵循以下原则:看动点是否移动,如果动点没移动,则被积函数寄存器中的内容不需修改;如果动点有移动,则看动点的移动是使坐标绝对值是增大的,还是减小的,由此来确定被积函数寄存器中存放的动点坐标绝对值是加1还是减1(是使坐标绝对值增大的则加1,反之则减1),如图5所示。至于插补移动方向也可遵循以下原则:首先,数字积分圆弧插补是沿着工件轮廓切线方向移动的原则;其次,动点每移动一步,动点就向终点靠近一步的原则。

数字积分圆弧插补在XY平面四个象限的移动方向如图6所示,图中的SR1、SR2、SR3、SR4分别表示第一、二、三、四象限的顺圆弧,NR1、NR2、NR3、NR4分别表示第一、二、三、四象限的逆圆弧。

数字积分圆弧插补时不同象限动点移动方向及动点坐标绝对值的修改如表1所示。表中的“+”号表示向坐标轴的正方向移动,“-”表示向坐标轴的负方向移动。

3.2 数字积分圆弧插补实例

例:第三象限有一顺圆弧AE,起点A(0,-5),终点E(-5,0),被积函数寄存器和累加器均为三位的寄存器,试列出数字积分圆弧插补算法过程,并画出插补轨迹。

解:首先将圆弧起点A坐标的绝对值交叉存放于被积函数寄存器中,即0存于JV Y中,-5的绝对值5存于JVX中,终点计数器JEX和JEY中分别存放脉冲数5和5。数字积分圆弧插补算法过程见表2所示,插补轨迹如图7所示。

4 结束语

插补技术是数控系统的核心技术[4]。数字积分圆弧插补是沿着工件轮廓切线方向逐步向终点移动,每移动一步都要修改动点坐标的绝对值,其目的可使插补算法变得简单。

摘要：插补技术是数控系统的核心技术。数字积分圆弧插补是在数字积分器的基础上建立起来的,在插补过程中,需不断地修改动点坐标绝对值的大小,由此来确定存放动点坐标绝对值的寄存器中的内容是加1还是减1。

关键词：数字,圆弧,插补,绝对值

参考文献

[1]徐夏民,邵泽强主编.数控原理与数控系统[M].北京:北京理工大学出版社,2009.2

[2]全国数控培训网络天津分中心编.数控原理[M].北京:机械工业出版社,1997.3.

[3]郑晓峰主编.数控技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2009.1.

浅谈在圆弧面上加工圆弧螺纹 篇2

机械制造中螺纹的用途很广,有许多零件带有螺纹,螺纹按牙型可分为三角螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹、梯形螺纹以及异形螺纹等。

近几年来,数控大赛受到各方面的高度重视,大赛的内容逐步丰富,整体水平不断提高。天津市中职技能大赛中连续出现了锯齿形螺纹、2013年还出现了在圆弧面上加工圆弧螺纹的比赛项目。由于不允许用CAXA数控车自动编程,使许多选手无从下手,无法完成比赛项目。现简单介绍在圆弧面上加工圆弧螺纹的编程思路,以供参考。

如图1所示,圆弧半径R54,其上有半径为R1.5mm、螺距10mm的圆弧螺旋槽,槽深54-52.5=1.5mm,长度40mm。

1加工思路分析

加工这个工件时,用R1.5的成型刀加工,刀具定位点在圆弧中心中心点(如图2所示)。加工螺纹时刀具延长10mm,和车过10mm。

以工件的右端面中心为编程原点,加工起点的Z坐标为10.0,X坐标的计算如图3所示:

已知直角三角形的两条边(紫色),用勾股定理求另一条边(蓝色)?

勾股定理公式:C2=A2+B2推出B2= C2- A2

带入已知条件 :B2=542-302=44.9002

计算X方向尺寸 : X=2*44.900=89.800

2程序编制

以FANUC 0i Mate-TC数控系统为例:

在编程时以工件右端面中心为编程原点,因为刀位点设在刀具的圆弧中心, 对刀时还是容易出错的,所以对Z时要输入Z1.5测量,对X时要输入测量值加上3mm。刀位点之所以设在刀具的圆弧中心,对刀时虽然费点事,相比于简化编程还是值得的。

3知识拓展

本文中所讲的在圆弧面上加工圆弧螺纹是比较简单的,一种较复杂的情况是圆弧的圆心不在工件的中心处。如图4所示:

这时,X值不在视蓝色线数值的2倍了,显然X值等于蓝色线的数值减去绿色线数值差的2倍,计算如下:

勾股定理公式:C2=A2+B2推出B2= C2- A2

带入已知条件:B2=602-302=51.9622

计算X方向尺寸:X=2*(51.962-10) =83.924

程序中X值的坐标值#4应变成#4=2*[SQRT[60*60-#3*#3]-10], 就可以加工了。

结束语:

圆弧算法 篇3

关键词：圆弧面,螺旋线,数控车削

0引言

近些年来数控技能大赛受到国家、省、市、学院等各个层面的重视,其内容也逐步完善,自第三届全国数控技能大赛中 出现圆弧面上加工螺旋线后,圆弧面或非圆弧曲面上加工螺旋线这一考核点就经常出现在各省、市以及学院的技能大赛中。本文将结合实例,对圆弧面或非圆弧曲面的螺旋线加工进行工艺分析、数学分析、程序编制,从而与大家共同探讨圆弧面或非圆弧曲面螺旋线的数控车削加工。

1工艺分析

(1)在数控机床上加工螺旋线与加工螺纹一样,由位置编码器检测主轴旋转一圈的信号,刀具跟随主轴同步旋转进 刀,切削加工出所需要 导程的螺 旋线,由于伺服 系统存在 一定滞后,刀具的升降速会使螺旋线开始与结束段的导程与加工要求存在一定的偏差,为了保障升降速阶段的精度,在加工螺旋 线时要留有足够的升速和降速长度。圆弧面或非圆弧曲面上 螺旋线的升降速阶段应设在圆弧面或非圆弧曲面上的延长线上,如图1所示,一般升降速阶段留约一个螺旋线即可。

(2)由于螺旋线加工一般采用成型刀,而成型刀一般是两面切削或多面切削加工,切削力较大,而且排屑 困难,因此,切削时,切削刃比较容易磨损。特别是切削较大的 导程时,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,故而会影响加工精度,所以应采用分层每次进给量逐步递减的方式来进行切削加工,其分层逐步递减可按以下公式计算,并通过宏程序的嵌套来实现。

式中,Δapx为径向进刀量,其中x指第x次走刀;ap为螺旋线槽深度;nap-1为走刀总数;第一次走刀k=0.3,第二次以上走刀k=x-1。

(3)循环指令(WHILE语句):

WHILE[条件表达式]Dom(m=1、2、3)

……

ENDW m

当条件满足时,就循环执行DO到END之间和程序段(称循环体);当条件不 满足时,就执行END后的下一 个程序段。DO和END后的数字用于指定程序执行范围的识别号,该识别号只能在1、2、3中取值,否则系统报警,循环嵌套数最多只能3层,其分层逐步递减宏程序的嵌套格式如下:

2数学分析

由于数控车削加工中没有单纯的圆弧或非圆弧 螺旋线的加工指令,因此,在加工圆弧面或非圆弧曲面螺旋线时,首先要确定圆弧面或非圆弧曲面的方程,然后根据方程采用若干个微小的直线段逼近的方式来数控车削加工,最后对每个微小的直线段采用G32指令进行拟合加工。拟合过程根据图1计算如下(O为主轴轴线回转中心、C为圆弧圆心):

X轴的坐标:

GN=AB-AG-OC

式中,OC为圆弧圆心X方向的偏移量;AG为每刀进给量。

式中,AC为圆弧半径;BC等于20加螺旋线的升速阶段。

3程序编制

加工说明(图2):已知圆弧的方程X2+Y2=402,螺旋线的导程为8mm,槽深为2mm,螺旋槽为圆弧形,螺旋槽圆弧半径为3mm,圆弧的圆心向 下偏离轴 心7.6mm,圆弧面直 径为64.8mm,圆弧面宽度为40mm,车削螺旋槽时采用R3成型刀加工。

假设圆弧面已预先加工:

4结语

圆弧螺纹的车削加工 篇4

1 圆的标准方程

圆的大小由它的半径决定, 如图1所示, 而圆弧的使用范围是由其圆心角的大小决定的。在训练和比赛中加工的圆弧螺纹通常是半圆, 在加工中就要恰当地利用圆的方程进行点的坐标计算。

2 零件图样

图2是技能训练练习中的零件上的圆弧螺纹图, 图2上给出螺纹最大的外径, 圆弧螺纹中圆弧的半径及螺距的大小。本文就根据这些主要尺寸, 以该圆弧直螺纹为例来介绍编程加工的方法。

3 螺纹的常规加工方法

在法拉克系统中, 螺纹的常规加工方法是利用G76螺纹复合循环指令自动分层切削或者利用单行程指令G32来分层切削。如图所示的圆弧直螺纹的加工指令依然是用上述螺纹指令, 只是加工出的螺纹线路比较特别, 需要在编程时既要加工出螺纹, 又要形成圆弧形状。

4 刀具的选择[2]

粗加工刀具选择槽刀, 如图3所示, 半径为1.5 mm, 刀片选用涂层硬质合金材料。精加工时也选用槽刀, 为了保证精加工面的表面质量, 刀片选用陶瓷材料, 半径为1.5 mm。刀具半径选择特点: (1) 小于车削的圆弧半径, 避免加工干涉; (2) 选用的半径不能过小, 半径过小会降低切削强度, 容易损坏刀具。

5 宏程序编写

(1) 对图2圆弧的分析

圆弧螺纹的圆弧半径为2 mm, 小径=78-4=74 mm, 螺距=5。圆弧标准方程:X2+Z2=0.52, 变量范围:X为[-0.5, 0.5]。圆弧半径应该是2mm, 但是由于使用的是半径1.5 mm的槽刀, 所以刀具移动的半径范围为2-1.5=0.5 mm。

(2) 加工思路分析

由于使用槽刀切削, 槽刀的主要切削方向是直径方向, 而在螺纹切削时必须使用横向切削, 所以切削量要小才能保证螺纹的加工。随着螺纹切削深度的加大, 遇到的切削阻力会更大, 所以要保证切削顺利, 笔者探索研究, 分为左、中、右三刀分层切削加工, 如果加工零件较长, 需采用“一夹一顶”的装夹方式, 顺利完成加工。

(3) 程序编写

6 结束语

本文根据螺纹的特点, 采用非传统意义上的螺纹刀加工螺纹, 而是使用槽刀切削加工, 既要顾及到螺纹的加工, 又要切合槽刀横向加工时切削量小的使用特点, 切削量小就必须多刀车削, 采用普通方法编程, 计算量无法完成, 所以编程时采用宏程序编程简化了程序, 缩短了加工时间, 降低了比赛过程中学员的比赛强度。

参考文献

[1]陈建军.数控车编程与操作[M].北京:北京理工大学出版社, 2010.

圆弧面工件的钻孔夹具 篇5

具有圆弧面的工件表面钻孔, 在机械制造业中经常见到, 如选矿设备中的网筛, 食品加工业的生猪刨毛机滚筒;禽类脱毛机外壳;建材制造业的混凝土干燥机干燥筒;多数汽车上使用的凸轮张开式制动器的制动蹄片等。这些工件均存在圆弧面钻孔问题。图1是某选矿设备厂生产量较大的圆筒形工件外表面展开图。

该零件的原加工方法分为两步:1、将圆柱进行划线。2、打样冲进行钻孔。这种方法所需设备简单, 资金投入不高。但显然该法加工工件, 效率太低且孔的位置精度不易保证。如何才能在不增加设备投入的前提下, 提高加工效率又能保证加工精度?在实际生产中, 往往都是根据工件本身的特征, 设计使用一些专用夹具来提高劳动生产率及产品质量。因此, 我为该厂设计制造了一套如图2所示钻孔夹具, 使用多年能满足生产要求。

1 夹具结构及工作过程

该钻孔夹具主要由夹具体、分度回转盘、轴承球盘、深沟球轴承、定位衬套、定位销、锁紧弹簧、弹簧座、操作手柄、钻模板、固定钻套、工件压板等组成、其工作过程如下:先将工件按图2所示放在分度回转盘的止口上, 用工件压板15和M20带肩螺母将工件压紧, 左手搬动手柄克服锁紧弹簧的推力, 使定位销左移, 右手将工件转一角度, 左手松开手柄, 右手继续转动工件, 当定位销与分度回转盘上的定位衬套锥孔对准时, 定位销在锁紧弹簧推力作用下, 使定位销插入分度回转盘上, 在固定钻套限制下钻制工件表面上的各φ10孔 (工件在180mm中线上孔和中心线两侧各孔应交替钻出) 。由于定位衬套为锥形孔, 所以工件表面各孔周向位置度较高, 轴向位置度受钻模板控制。

2 夹具各零部件的材料选择及制作

2.1 夹具体的制作

该夹具体整体结构较为复杂, 若用铸造、煅造, 整体效果较好, 但成本太高制作周期过长, 经济效益不佳。用螺栓联接, 制作简单, 可钻孔太多, 整体强度有所下降, 且回转心轴环与竖板之间不易固定。而采用焊接结构就能巧妙的解决这些问题。图3是夹具体的焊接装配图, 从图中不难看出, 该方法是将一些简单的零件通过焊接形成一个整体, 可谓是化整为零, 化繁为简。

1、夹具体2、轴承3、轴承盖5、回转轴6、轴承球盘7、弹簧座8、锁紧弹簧10、定位销11、操作手柄16、手柄支架17、固定衬套18、定位衬套19、固定钻套20、钻模板21、键22、工件压板24、回转支架27、压紧螺杆28、回转盘

该夹具体主要由一块底板、一块竖板、一个回转心轴环、四块肋板和两块支撑板焊接而成, 焊条选用J422直径为φ4, 焊接电流可选择90~100A, 肋板、支撑板采用T形接头双面角焊缝焊接 (焊角高为6mm) , 圆环与竖板之间采用一条环形角焊缝 (焊角高为6mm) , 一条环形角接接头角焊缝并要打磨平面。

2.2 分度回转盘作用原理

由筒形工件表面展开图1可知, 该工件上30~φ10孔均布于工件表面上, 且处于工件表面20份的等分线上, 因此在如图形操作所示分度回转盘上选择适当分度圆直径, 均布钻制20个定位销孔。这样分度回转盘每转18°, 定位销将锁紧一次回转盘, 这时可在工件表面上钻出要钻的孔。

2.3 主要零件材料选择及热处理

夹具体由焊接而成又具有轴承盘滚动槽, 应具有较好焊接性及一定的强度和耐磨性, 可采用45钢。球盘滚动槽表面火焰淬火, 硬度HRC35~40;分度回转盘、定位销、回转轴形状简单采用锻件, 材质为45钢, 回转盘亦有球盘滚动槽和工件装配止口应有耐磨性, 热处理HRC40~45;固定钻套、固定套、定位衬套选用T10A、Cr12, 热处理HRC58~62;回转支架、弹簧架因受力不大选用HT250, 其余为标准件或选用Q235材质制作。

3 夹具的特点

3.1 夹具使用焊接结构, 制作简单, 成本较低, 精度也能得到保证。

3.2 转盘的定位采用圆锥销, 即使有一定磨损也不会影响定位精度。

3.3 旋转机构采用两个深沟球轴承, 及一个轴承球盘, 转动灵敏。

3.4 具有一定的通用性, 若工件表面均布的孔数不等, 排列方式不一样, 工件表面为弧面 (半圆或更小) , 工件装配止口与图2所示不一样, 这时可以改变分度回转盘上的均布孔数及改变回盘与工件的装配方式来解决。

3.5 若只是生产小批量或单件时, 则可与分度头组合使用 (用分度头卡盘夹紧回转轴左端) , 进行任意角度的分度钻孔确保各孔在周向上的尺寸精度。

4 结论

在生产实践中证明, 使用该夹具能省去对工件的划线工序, 而且一次装夹便能钻出所有孔, 减轻了操作者频繁装夹工件的劳动强度和时间, 劳动生产率提高为原来的3~4倍, 各孔位置精度得到保证, 在多年的使用中, 此夹具得到操作者的一致好评。

摘要：主要介绍了圆弧面工件的钻孔夹具的工作原理、零部件的制作工艺方法以及夹具的工作过程。实践证明, 在钻制圆弧面工件时, 使用该夹具后, 较大的提高了钻孔精度和生产效率。

关键词：钻孔,分度夹具,焊接,圆弧面工件

参考文献

[1]薛源顺.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社.

[2]朱龙根.简明机械零件设计手册[M].

[3]陈云祥.焊接工艺[M].北京:机械工业出版社.

CNC车床加工圆弧研究 篇6

关键词：数控车床,刀架,机床坐标系,编程坐标系,圆弧方向

0 数控车床概述

CAK40100vl型数控车床主要用来加工零件的旋转表面的。一般能够自动完成内外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工, 还能加工一些复杂的回转面, 如双曲面等。从总体上看该数控车床的机械结构与普通车床相似, 由床身、主轴箱、刀架、进给系统、液压系统、冷却和润滑系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有质的区别, 它没有传动的进给箱和交换齿轮架, 而是直接用伺服电动机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架, 实现进给运动, 因而进给系统的结构大为简化。

1 数控车床坐标系

在普通机床上加工零件时, 由操作人员按照工艺卡要求, 手工进行加工;而在数控机床上加工零件时, 要把图样上的信息代码化, 即用代码的形式记录下来, 用它来控制并驱动机床运动, 从而实现加工。为了精确地描述机床运动, 在数控机床上, 刀具的定位点、移动距离、运动轨迹都是以坐标值的形式给出的。因此为了实现刀具的运动控制, 必须建立数控机床的坐标系。

目前国际上数控机床的坐标轴和运动方向均已标准化, 这样所编写的程序在同一类机床上具有互换性。其中CAK40100vl型数控车床的坐标系规定如下:平行主轴轴线的方向为z轴;x沿工件径向, 两个坐标轴的正方向均为刀具远离工件的方向, 机床原点在卡盘夹持的中心点。机床坐标系见图1。

作为编程人员关注的是编程坐标系, 按照要求, 编程坐标系要和机床的标准坐标系保持一致, 因此对于不同结构的数控车床, 编程坐标系有所不同。刀架前置和后置的编程坐标系分别如图2和图3所示。正是由于机床结构、编程坐标系不同, 所以按照常规的方法, 对同一零件进行手工编程时, 要考虑将使用的设备, 建立相应的编程坐标系。

2 数控车床中顺逆圆弧的判断

数控车床主要加工回转类零件, 这类零件的形状不外乎直线和圆弧组成。要加工出符合图样要求的零件, 除了进行工艺分析以外, 对于数控机床而言最重要的一点就是数控程序。其中的圆弧方向的判断是编写程序的重点。

2.1 常规的圆弧判断及编程方式

圆弧方向判断方法:按圆弧所在平面的另外一根坐标轴的负方向看去, 是顺时针就用G02, 逆时针就用G03。由于数控车床是两坐标的, 判断时, 编程人员必须按照右手定则找到第三个坐标轴后进行判断。按照以上方向判断原则, 图4表示了几种不同坐标系下的圆弧判断得到的方向。

但这种方法在实际应用中总是出现问题, 原因就是要找出第三个坐标轴, 并且要沿负方向看, 步骤多, 容易出错。

2.2 圆弧统一的判断方法

按数控编程的要求:在车床上加工的回转类零件建立坐标系时, 应该和原来的机床坐标系一致, 假设在刀架前置和后置的两种不同结构的数控车床上要加工图5所示图形, 零件由两段相切的圆弧BC和CD以及直线DE组成。

1) 刀架前置。按照标准坐标系的规定, 建立如图5 (a) 所示的坐标系, 根据右手定则, 此时第三个坐标轴y

方向垂直纸面向里, 若沿O-B-C-D-E来走刀, 则圆弧BC就是一段逆时针圆弧, CD是一段顺时针圆弧。两段圆弧的插补语句如下:

G03 XC ZC RBC F;

G02 XD ZD RCD;

2) 刀架后置。刀架后置时建立的编程坐标系如图5 (b) 所示。按照判断方法, 第三个坐标轴y垂直纸面向外, 此时BC圆弧是一段逆时针方向, 而CD圆弧是顺时针。两段圆弧的插补语句如下:

G03 XC ZC RBC F;

G02 XD ZD RCD;

2.3 编程要点

a) 不管数控车床上刀架是前置还是后置式, 同一个零件, 对应部分的圆弧方向是一致的。也就是说, 同一个零件, 在不同结构的数控车床上加工, 编写的程序具有互换性;

b) 在数控车床, 不论把x坐标垂直z轴向下建立还是向上建立, 不影响圆弧方向的判断;

c) x轴垂直向上建立时, y轴向外指向编程人员, 顺逆圆弧方向判断符合编程常规, 不易出错。

3 结语

对于数控车床, 由于加工的是回转体零件, x轴垂直z轴向上或向下, 不影响被加工的圆弧方向判断, 为了判断方便, 不管车床刀架是前置式还是后置式, 建议采用x轴垂直向上建立, 在上半部分进行圆弧判断和编程, 这不影响编程的正确性。

参考文献

[1]王爱玲.现代数控编程技术及应用[M].北京:国防工业出版社, 2002.

烟支圆弧槽喷涂研究 篇7

关键词：等离子喷涂,沉积率,喷涂涂层,喷涂光斑

1 引言

卷接机组中烟支传送零件采用负压吸附烟支的工作原理, 要求其圆弧工作面与烟支贴合良好保证吸附力;随着卷接速度的不断提高, 烟支传送零件的工作频率越来越高, 因此要求相关零件具备高的几何精度, 并具有良好的耐磨性。金属陶瓷涂层具有高硬度和良好的耐磨性等特点, 目前烟支传送零件圆弧工作面常采用喷涂涂层处理。实际生产中, 我们发现喷涂处理后的零件在机组高速运行情况下吸不住烟支造成掉烟。为此, 针对烟支传送零件的喷涂处理进行技术研究。

2 涂层技术要求及工艺难点

烟支传送零件的基体材质主要为铝件, 涂层厚度要求0.05~0.1mm;为减重零件结构复杂刚性差, 铝质件受热易变形;零件工作频率高, 对圆弧工作面表层耐磨性及硬度要求高。涂层的作用为通过负压吸附烟支产生摩擦力保持烟支传送过程中的相对位置, 要求高摩擦系数;且圆弧槽为直径小于9mm的部分圆弧, 为保证工作情况下与烟支有良好的匹配性, 对圆弧工作面及零件精度要求较高。热喷涂光斑较大、零件直径小、沉积均匀性差, 因此喷涂高摩擦系数耐磨涂层及保持喷涂后圆弧槽精度是一个必须解决的问题。

3 吸爪喷涂研究

3.1 吸爪喷涂技术要求

吸爪如图1。吸爪为铝质件, 利用负压将高速直线运动的烟支传送给垂直方向作圆周运动的轮体, 烟支直线运动的速度为560m/min, 吸爪工作频率为1143次/min, 因此要求涂层具备高光洁度、高硬度、耐磨性好的特性。由图可知, 两槽中心在水平及垂直方向的平行度、两槽中心对基准A的垂直度是保证零件性能的关键。两槽喷涂后喷涂层表面粗糙度要求Rz70~80, 因此喷涂后不能磨削加工。

3.2 喷涂工艺及参数选择

按喷涂材料确定—喷涂方式选择—表面预处理—基体保护—表面清洁—喷涂—零件清理的工艺流程喷涂。喷涂材料确定:为保证达到Rz70~80涂层表面光洁度及涂层较高的硬度, 喷涂材料选用180~250目的WC-12Co粉末[1];喷涂方式选择:等离子喷涂可满足涂层的高表面光洁度要求且涂层厚度易于控制, 因此采用适合喷涂粉状涂层材料的等离子喷涂方式;喷涂表面预处理:采用0.3~0.6MPa的压缩空气喷砂处理, 粗化基体表面, 使其粗糙度达Ra6.3~Ra12.5, 以增加涂层的结合强度, 保证粗化均匀、完整;同时对基体不需喷涂部分采用工装保护, 喷涂表面作清洁处理, 然后进行喷涂;喷涂后对零件进行清理。

喷涂工艺参数:喷枪距喷涂表面70mm, 喷枪行走速度为5000mm/min, 单层喷涂方式。

3.3 喷涂问题

按上述工艺进行喷涂试验, 喷涂后经粗糙度仪检测, 表面粗糙度满足要求。

对零件进行装机实验, 发现机组在工作速度为10000支/min时掉烟 (机组额定速度为16000支/min) , 因此不符合要求。

喷涂后零件主要精度检测情况如表1 (7件/机组) 。

/mm

由表1可知, 喷涂后零件精度不合格。

3.4 喷涂问题分析及解决办法

通过相关仪器检测表明, 造成不合格的原因有两点: (1) 零件喷涂热变形; (2) 喷涂层在圆周方向及长度方向上的厚薄不均匀。

在喷涂热变形方面, 采用喷涂二层的工艺方法进行喷涂, 降低单遍沉积率[2]。喷涂时用红外测温仪检测喷涂第1层时表面温度为25℃, 喷涂第2层时表面温度为45℃左右, 降低热变形对零件精度的影响。

在厚薄不均匀方面, 经多次实验, 我们决定从工艺参数、圆弧槽前处理、喷涂层后处理等方面加以改进。在工艺参数方面, 将喷涂行走速度设为8000mm/min、枪距调整为100mm、喷枪移动范围超出吸爪20mm, 以降低单遍沉积率, 保证涂层在长度方向上的均匀性。由于喷涂粉末沉积时的反射作用, 我们通过多次实验, 得出此类小直径 (直径小于准9mm) 圆弧槽喷涂厚度为0.1mm时, 圆周方向弧顶处涂层厚度为0.02~0.04mm, 且沿两侧圆弧减小, 因此采用将圆弧槽预加工成椭圆形槽的前处理方式改善圆周方向上的不均匀性。采用研磨棒研磨喷涂后的圆弧槽, 去除喷涂层表面浮尘, 以保证圆弧槽精度。

按上述改进后喷涂的零件, 经精度检测完全能达到图纸要求;安装于烟厂机组试机在16000支/min情况下能稳定运行。

3.5 喷涂涂层性能

依据GBT 8642-2002中所规定的拉伸试验法, 使用WDW-E2000电子万能试验机, 选用准25mm的试样测量出涂层的结合强度为55~63.5MPa。经检测涂层硬度为1300HV左右, 粗糙度为Rz70。

4 结论

小直径圆弧槽表面喷涂, 因直径小、喷涂光斑较大, 喷涂涂层易产生厚薄不均匀现象。经过试验验证, 采用圆弧槽预留量、适当降低涂层的单遍沉积率 (提高行走速度、增大喷涂距离) 、后处理研磨去除喷涂浮尘等对保证涂层的均匀性及提高涂层面精度能起到很好的效果。

参考文献

[1]《机械制造工艺材料技术手册》编委会.机械制造工艺材料技术手册[M].北京:机械工业出版社, 1994.