大型弧面用四轴机床加工？怎么加工

1.加工分析弧面是一种常见的加工特征，加工方法也多种多样。大型弧面的加工在日常的机械加工中还是一个难点。如图1所示零件，其外形尺寸为280mm×210mm×114mm，外侧弧面半径为745mm。该弧面粗加工可以采用传统的加工方法，精加工时，初步选用沿圆周方向进行铣削，但由于弧面长度为280mm，若两边接刀加工，则刀具悬伸较长，加工过程容易出现颤动，刀具磨损加剧，寿命低，加工质量差、效率低；另外，也可以沿圆弧步进，两边接刀，利用刀具的侧刃，沿母线进行加工，加工刀具选用球形刀具或者R角铣刀。由于弧面半径大，为保证表面粗糙度要求，则需选用较小的步距进行逼近加工，加工效率特别低，其加工时间约两个工时。经过优化选择，选用面铣刀沿母线进行加工。装夹找正时，使圆弧中心轴线与工作台面保持垂直。工作台每旋转一次，刀具沿母线进行一次切削，依次往复加工，直至弧面成形。该方法难点在于宏程序的编制。2.技术方案弧面的中心若与四轴机床的工作台中心重合，则编程会很简单。通常情况下，由于受空间限制，弧面经常会不与工作台的中心重合，这为编程带来很大难度。为保证加工方法的通用性，以下主要针对上述加工方法一般情况进行讨论分析。其他加工方法应用已比较普遍，不再赘述。（1）数学模型分析

图2中三张图片分别为工件装夹初始位置、加工初始位置和加工终点位置三种状态下的示意图，其中O点为工作台的中心位置，A点为加工的起始位置，B点为终止位置，C点为圆弧的初始位置。如图2所示，把X、Z轴零点设置在工作台中心位置，Y向零点设置在弧面的顶端。计算加工位置，然后沿Y向切削一次，依此往复，直至加工到终点位置。（2）宏程序编制程序逻辑控制图如图3所示。先对各参数赋值，然后依据弧面中心的坐标数值，对其所在的象限进行自动判别。对象限判别的目的是为了计算圆弧中心和工作台中心（零点位置）连线与Z轴正向之间的夹角。最后，进入加工阶段，开始按宏程序进行往复加工。宏程序采用西门子系统指令进行编制计算，零点在工作台中心，Y向零点在工件的上表面，工作台每转0.5°，沿母线进给一次，需步进36次。经过计算，加工残余高度为0.0071mm，满足技术要求。程序如下：G54；设定坐标系G64；启动连续切削模式SOFT；圆滑增减速打开FFWON；前馈控制打开T1D1；调用φ50端面铣刀，选择1号刀具，调用1号长度补偿；用Vericut仿真时更改为T1M6G0X300Y60；初始定位Z500；快速运动到安全位置S1300M03；R1=100；初始装夹位置R745圆弧中心X坐标

R2=-515；初始装夹位置R745圆弧中心Z坐标R3=-9；加工初始状态角度初值R4=745；工件圆弧半径R5=280；弧面长度R6=25；刀具半径

R7=-1；方向控制变量，初始向下，设置为-1R8=R7；圆弧中心位置判断及初始角度计算R11=SQRT(R1*R1+R2*R2)；圆弧中心相对工作台中心旋转半径R9=ASIN(R1/SQRT(R1*R1+R2*R2))；IF

R1<0GOTOFBB1；满足条件跳转，否则进行一、二象限角度判别IFR2<0GOTOF

AA1；R10=R9；第一象限角度判别计算GOTOF

BB；完成后跳出判别区域AA1：R10=180-R9；第二象限，角度判别计算GOTOFBB；完成后跳出判别区域BB1：

IFR2<0GOTOFAA2；第三、四象限初始角度判别R10=R9GOTOF

BBAA2:R10=-180-R9；判别结束BB：G1B=R3；R16=R11*SIN(R10-R3)；圆弧中心X坐标值R17=R11*COS(R10-R3)；圆弧中心Z坐标值TRANS

X=R16

Z=R17+R4；坐标偏移G01Z0F2000；Z轴定位G01X0F1500；X轴定位G01Y=0-8*R6*1.2+(R8+R7)*(R5+R6*2.4)/2；数字1.2为单边延伸系数。2.4为两边总延伸系数。R7=-R7R3=R3+0.5；度数递增IFR3<=9GOTOBBB；满足条件跳转TRANS；坐标偏移取消G0Z=IC(200)；Z向退刀X300Y300；移动到安全位置G1C0F3000；工作台旋转至初始位置M05；主轴停止M09；冷却液关闭M30；程序结束，系统复位

程序相关说明：①在ZOX平面内进行角度计算，Z为横轴，X为纵轴。②注意工作台旋转时，顺时针为正，而坐标系逆时针旋转为正。③圆弧初始位置坐标值，通过对刀确定。④工作台的中心坐标，建议使用基准块进行校准，这样有利于减少零件的加工误差。在仿真软件Vericut中对宏程序进行了仿真模拟，效果如图4所示。3.结语本文提出一种比较高效的大型弧面加工方