現(xiàn)在大部分數(shù)控系統(tǒng)都不具備橢圓插補功能, 在加工中心上加工橢圓的方法也成了數(shù)控機床使用者長期探討的問題。我們這里采用伯特利V系列加工中心為實際操作平臺來取得數(shù)據(jù),現(xiàn)在在加工中心上加工橢圓的方法主要有兩類, 一類是原理逼近法, 一類是圖樣逼近法。在原理逼近法中又有四心法和比例法兩種。對圖樣逼近法來說, 數(shù)控系統(tǒng)的不同, 所用的方法也是有差別的, 比如 FANUC系統(tǒng)用的是宏程序, S I NUMER-I K所用的是 R參數(shù)法, FAGOR所用的是高級語言法。現(xiàn)在主要對原理逼近法進行介紹。
原理逼近法, 只能用在加工精度不太高的近似加工中, 這是因為從原理上來說加工的就不是橢圓, 而是以其他曲線來代替橢圓。由于這類方法無論是在數(shù)值計算上, 還是在編程上都比較簡單, 因此, 在工廠中用的比較多。
1 . 四心法
( 1)加工原理
就是用四段相切的圓弧來代替橢圓, 其原理如下 (參見圖 1 )。
1)作相互垂直的線段 AB與 CD交于 O, 其中 AB與 CD的長度分別為橢圓的長軸 2a和短軸 2b ;
2)連接 AC, 并取;
3)作 AG的垂直平分線, 分別交 AG、 AO、 OD的延長線于 E、 O1、 O3;
4)作 O1、 O3的對稱點 O2、 O4;
5)分別以 O1、 O2、 O3、 O4為圓心, 以 O1A、 O2B、 O3 C、 O4D為半徑作圓, 分別相切于 Bˊ、 Aˊ、 Dˊ、Cˊ, 即得一近似橢圓。
只要求出這四個圓弧的起點、 終點、 圓心坐標(biāo)及圓弧半徑, 編寫這四段圓弧的程序就很容易了, 求以上數(shù)值的方法也很多, 常用的有平面幾何法和解析幾何法兩種。
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( 2)加工實例
在加工中心上加工圖 2所示零件, 該零件已經(jīng)過粗加工, 要求編寫其精加工程序, 由于該零件的精度不是太高, 現(xiàn)在我們用四心法來加工。
1)加工原理
四心法的加工原理如圖 1所示。
2)數(shù)值計算
現(xiàn)在分別用平面幾何法和解析幾何法的方法進行數(shù)值計算。
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3)加工程序
加工該零件的精加工程序很簡單, 只要應(yīng)用 G02 /G03就可以完成, 由于篇幅的原因, 這里就不寫了。
2 . 比例法
應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)的比例編程方法, 以編圓弧程序的方式來近似加工橢圓。以加工圖 3的零件為例說明之。
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圖 3 零件圖
在一塊 1200mm @ 800mm @ 20mm的方板上加工如圖 2所示橢圓槽。其中該橢圓的長軸為 800mm、 短軸為 400mm。為了簡便我們只編寫加工上半部分的精加工程序 (假設(shè)橢圓與 X軸正半軸的交點為 A, 與 Y軸正半軸的交點為 B) , 所用刀具為 U40mm的立銑刀。
加工程序:
由于在應(yīng)用比例放縮編程時, 刀具半徑是不會改變的, 所以不能應(yīng)用刀具半徑補償功能編程, 只能應(yīng)用刀具中心編程。
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