面向螺旋转子四轴数控加工的自动编程软件开发,数控车床自动编程软件,数控自动编程软件,数控加工自动编程,数控自动编程实训报告,caxa数控车自动编程,数控自动编程,数控车自动编程软件,数控铣床自动编程,数控自动编程软件下载
２０１３年１１ 机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＮｏｖ ２０１３ Ｖｏｌ ４１ Ｎｏ ２２ ＤＯＩ： １０． ３９６９ ｉｓｓｎ１００１ ３８８１２０１３ ２２ ０２１ 收稿日期： ２０１２ －１１ －０９ 作者简介： 工学学士，副教授， 研究方向为数控技术应用及模具专业教育教学与研究。 ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｗｅｉｙｕ２００７＠ ｔｏｍ ｃｏｍ。 面向螺旋转子四轴数控加工的自动编程软件开发 （江西应用工程职业学院，江西萍乡 ３３７０４２） 摘要： 螺旋转子是螺杆压缩机的核心部件。 讨论了在四轴数字控制机床上采用轮廓法线法和标准球形铣刀对螺旋转子曲面 进行数控加工的技术方案， 建立了螺旋转子型面每个加工接触点齿廓法矢、 旋转角度和偏移距离的计算模型。 ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ ＮＥＴ 为开发平台， 开发了螺旋转子数控编程软件， 实现了螺旋转子四轴数控加工程序的自动生成， 提高了螺旋转子 四轴数控加工编程的效率。 关键词： 螺旋转子； 数控加工； 自动编程中图分类号： ＴＰ３９１ 文章编号：１００１ －３８８１ （２０１３） ２２ －０５７ －３ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＦｏｕｒａｘｉｓＮＣ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ＨｅｌｉｃａｌＲｏｔｏｒ ＺＨＯＵ Ｗｅｉｙｕ， ＴＯＮＧ Ｌｉｎｊｕｎ， ＴＯＮＧ Ｘｕｎ （Ｊｉａｎｇｘｉ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｐｉｎｇｘｉａｎｇ Ｊｉａｎｇｘｉ ３３７０４２， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｒｏｔｏｒ ｃｏｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｓｃｒｅｗｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｃｈｅｍｅ ＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｈｅｌｉｃａｌ ｒｏｔｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｂａｓｅｄ ｎｏｒｍａｌｔｈｅｏｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄｂａｌｌｅｎｄ ｍｉｌｌｉｎｇ ｃｕｔｔｅｒ ｆｏｕｒａｘｉｓＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｈｉｃｈ ｔｏｏｔｈｐｒｏｆｉｌｅ ｎｏｒｍａｌ ｖｅｃｔｏｒ， ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ ｏｆｆｓｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ ｅｖｅｒｙｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｒｏｔｏｒ．Ｈｅｌｉｃａｌ ｒｏｔｏｒ ＮＣ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｕｓｉｎｇ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ＮＥＴ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍ． Ｆｏｕｒａｘｉｓ ＮＣ ｃｏｄｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｕｒａｘｉｓＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｈｅｌｉｃａｌ ｒｏｔｏｒ； ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ； Ｔｏｏｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ ｎｏｒｍａｌ ｖｅｃｔｏｒ； Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ 于螺旋转子的大批量生产，一般都采用成形铣刀对螺 旋转子进行铣削加工。 但成形铣刀设计制造工艺复 成本高，且刀具磨损后很难进行刀具补偿， 难以 满足螺旋转子单件、 小批量生产模式及经济性要 为此，在四轴数字控制机床上采用标准球形铣刀 加工螺旋转子 对于新产品试制和小批量生产具备极其重大意义。 重点讨论螺旋转子四轴数控加工的自动编 程软件开发原理和方法， 从而为螺旋转子的数控编程 和加工提供有效的技术上的支持。 螺旋转子四轴数控加工原理螺旋转子螺旋面具有螺旋特性 它可以看成是由若干条螺旋线组成， 而螺旋线则是螺旋面母线上点 做螺旋运动的轨迹， 也可认为球头铣刀的刀尖以加工 刀位轨迹母线上的点为起点做螺旋运动加工出螺旋 螺旋转子四轴数控加工原理如图１所示。 其中， 螺旋转子 （工件） 的旋转运动由数字控制机床的旋转工 作台实现， 刀具相对于工件的轴向、 径向运动由数控 机床的ｘ、 轴实现。可用若干条螺旋线近似拟合组成螺旋齿面， 这样 可将转子齿曲面的加工视为许多条螺旋线的数控加 所示为用球头铣刀铣削螺旋面，两条螺旋线 之间的间距为Δｄ， 通过控制Δｄ 的大小即可将制造误 限定在允许的范围内。数控加工中螺旋线成形 过程为： 工件沿ｘ 轴负方向作匀速进给 轴作匀速旋转运动，这样刀具在空间铣削出一条螺 每完成一个铣削行程，工件快速复位， 然后刀具 在ｙＯｚ 平面快速运动到下一螺旋线起始点， 依次加工 下一螺旋线， 直到整个螺旋面铣削完毕。 齿廓法矢分析可应用轮廓法线法求得刀轴矢量， 即加工齿廓曲 线的任一点时， 在确保不会发生干涉的前提下， 即刀轴矢量）始终和曲线轮廓铣削 点处的法线方向重合 该点加工完成后，利用 轴将其旋转一角度，令下一点的法向量仍与刀轴方向 重合， 这样使得在数控实时加工过程中， 保证铣刀与 工件始终处于恒定点接触的状态， 从而提高加工精度 和实现任意复杂曲线轮廓的铣削加工。 如图３ 所示为螺旋转子一个齿形截面轮廓图。 待加工实际轮廓曲线设待加工实际轮廓曲线上一点Ｍ 的参数方程为： ｄｘｄｙ ｄｔｄｘ 从图中可知：ｔａｎα ｄｘｄｙ 轴方向，在加工点 由此得到加工时刀具位置，加工出点 生成的螺旋线。 加工过程中， 刀具位置不动， 工件沿ｘ 方向移动，同时Ａ 轴转动， 即可完成一条螺旋线的加 采用轮廓法线法加工螺旋齿面的关键是求出转子截面轮廓曲线的法线方向， 从而求得 轴所转角度，使得在加工刀位轨迹母线上的点时， 其法线方向即为 刀轴方向。 运用平面图形旋转公式， 根据转子组成齿 曲线方程求出工件旋转某一角度后的坐标， 即为铣刀 在ｙＯｚ 面内的位置。 螺旋转子四轴数控加工程序的基本构成如前所述， 螺旋转子的每个齿面由若干条螺旋线 组成。 可将螺旋转子每一条螺旋线的数控加工分解为 下列动作： 将工件旋转某一角度Ａ，使加工点法向方向 和刀轴方向平行； 将刀具在ｙｚ平面插补到刀具中心轨迹位置； 将刀具移动到转子端面处，准备进行铣削； 工件ｘ轴负方向走刀， 同时旋转 将刀具抬到安全位置，工件旋转到初始位 准备下一条螺旋线的加工。与以上顺序动作对应的数控程序代码形式如 Ｇ０１Ｘ０； Ｇ０１ Ａ３６００００； Ｇ００ 软件数据流程分析螺旋转子数控加工自动编程软件旨在用计算机根 据用户输入的转子设计参数和加工参数等原始数据绘 制出转子图形和生成转子数控加工代码， 其数据流图 如图４ 所示。 个模块构成，包括： 转子设计参数输入、 转子加工参数输入、 转子 端面齿形绘制、 转子数控加工程序生成、 转子数控加 机床与液压第４１ 工程序显示输出。采用 Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ＮＥＴ 为开发平 为编程语言，完成了螺旋转子四轴数控加 工编程软件的设计开发。 应用实例在四轴数控铣床上加工如下一对原始不对称型线 的螺旋转子， 转子设计参数如下： 阴转子： ８０（ｍｍ）； 阳转子： １２０（ｍｍ）； 中心距Ａ ２００（ｍｍ）； 齿形半径Ｒ ５０（ｍｍ）； 转子长度 ｍｍ）；转子螺距 ２００（ｍｍ）； 保护角Ｔ 加工参数（半精加工） ２００（ｍｍ／ ｍｉｎ）； 安全高度Ｈ ２０（ｍｍ）； 加工精度 ｍｍ；冷却液１ （ＯＮ）。通过螺旋转子四轴数控加工编程软件生成的数控 加工程序和绘制的转子端面齿形如图６ 所示。 将生成 的数控加工程序在四轴数控铣床上利用空走刀的方式 进行验证。 验证数控程序正确无误后， 可用于对螺旋 转子的加工。 总结分析了螺旋转子四轴数控加工编程原理， 其主要 思想是采用轮廓法线法对转子每一条螺旋线进行加 这样使得在螺旋转子数控加工过程中，保证铣刀 与工件始终处于恒定点接触的状态， 从而保证了螺旋 齿面的加工精度。 在此基础上， 分析了螺旋转子的数 控加工自动编程软件的实现方案， 开发工具开发软件实现了螺旋转子的四轴数控加工程序的自动生成。 经验证： 该软件生成的数控加工程序 能完成螺旋转子齿面的粗加工、 半精加工和精加工， 具有良好的实用性。 参考文献： 螺杆压缩机理论设计及应用［Ｍ］．北京：机械工 业出版社，２０００． 数控技术在螺旋转子加工中的应用［Ｊ］．ＣＡＤ／ ＣＡＭ 与制造业信息化，２００２（６）：４１ －４２． 科技成果管理与研究，２０１０（２）：６７－７２． 基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ和Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＃的螺旋 转子三维可视化自动建模［Ｊ］． 煤矿机械，２００９，３０（４）： １７７ －１８０． 大模数少齿数螺旋齿面的四轴加工与仿真［Ｊ］． 农业机械学报，２００４，３５（２）：１５０ －１５２，１５９． 轮廓法线法在参数化加工中的应用［Ｊ］．机械 制造与研究，２００９（２）：８７ －９１． 许友谊，李金伴．数字控制机床编程技术［Ｍ］． 北京：化学工 业出版社，２００５． （上接第５６ 在设计铸件时，要尽量避免壁厚的突然变化。 件转角处应做成一定的圆角，避免壁或肋十字交接， 减少热节点， 防止应力集中 结束语采用技术改进后， ３０ ＭＮ 液压机下横梁从化学成 铸造性能、金相组织、 机械性能及结构设计等方 面都得到了改善， 从而确保了下横梁的强韧性要求， 保证了企业液压机械的正常运行。 参考文献： 锻压技术，２００４（２）：４９－５２． 张军强，张文斌，王红旗．高锰钢铸件裂纹产生的原因及 预防的方法［Ｊ］． 铸造技术，２００６（４）：３１０ －３１５． 张东风，曹忠孝．低合金耐磨铸钢的研究与应用［Ｊ］． 钢技术，１９９８（１０）：１７－２１． ＡＳＴＭ金属材料夏比Ｖ 型缺口冲击试验方法介绍 理化检验：物理分册，２００４，４０（７）：３６７－３７１．