復雜曲面數控加工探討論文
摘要:對復雜曲面的數控加工現狀、難點(diǎn)及解決這些難點(diǎn)問(wèn)題的意義作了具體介紹，首先利用CAD/CAM設計軟件設計工藝品“葫蘆”；再進(jìn)行具體工藝分析，包括如何選刀、如何確定最佳加工路線(xiàn)等，巧妙利用外形輪廓G73指令編寫(xiě)加工程序，錄入到機床系統中，通過(guò)對刀、程序校驗、進(jìn)行首件試切加工；最后總結突破難點(diǎn)的成效、價(jià)值以及不足之處，應做哪些補充。
關(guān)鍵詞:工藝分析;G73指令;數控加工
1工藝品“葫蘆”加工發(fā)展現狀
“葫蘆”制品具有極大的發(fā)展空間和潛力，代表中國民間傳統文化銷(xiāo)往世界各國，為傳播中國文化起到了重要作用�！昂J”從原始的一種盛器開(kāi)始到現代的民間工藝品，對其加工的工藝在不斷的創(chuàng )新和發(fā)展。當前國內外研究“葫蘆”工藝理論的專(zhuān)業(yè)人員稀缺，每年發(fā)表的專(zhuān)業(yè)論文篇數少，至今正式出版的相關(guān)著(zhù)作國內也僅有幾部而已。絕大多數“葫蘆”工藝品的從業(yè)者是以按部就班的傳統方式從事工藝品制作，對經(jīng)驗的總結很難形成文字性的支持。高校、科研機構申請國家社會(huì )科學(xué)研究的立項中，關(guān)于“葫蘆”手工藝制作的相關(guān)研究也沒(méi)有展開(kāi)。諸多的原因導致葫蘆工藝方面的理論知識呈現出發(fā)展“單薄”的局面。傳統方式制作存在的問(wèn)題有：（1）樣式是由制作師傅的技術(shù)及經(jīng)驗決定；（2）加工方法是以手工為主，完全取決于制作者的技術(shù)水平及經(jīng)驗積累；（3）效率低，制約了該工藝品的創(chuàng )新及發(fā)展。而創(chuàng )新、總結是“葫蘆”制品發(fā)展的重心。本文以現代計算機輔助設計技術(shù)，數控加工技術(shù)為技術(shù)支撐，從外形設計、加工設備、加工刀具及加工工藝方法等方面優(yōu)化處理，巧妙利用外形輪廓G73指令編寫(xiě)加工程序錄入到機床系統里，進(jìn)行對刀、程序校驗、首件試切加工等作了詳細闡述，對加工難點(diǎn)的突破提出了具體的方案。
2工藝品“葫蘆”設計
針對傳統加工方法存在的問(wèn)題，從工人師傅自己的經(jīng)驗為主，到采用計算機輔助設計，突破了經(jīng)驗為主，該部分以突出現代設計理念，代替傳統的工人經(jīng)驗，使結構更合理、美觀(guān)、便攜，如上、下的比例及各圓弧的半徑連接需過(guò)渡流暢，葫底大小與葫腹的比例，中頸的大小與葫腹的比例，視覺(jué)比例等進(jìn)行優(yōu)化處理。
3工藝品“葫蘆”的加工工藝分析及方法
分析圖紙，加工對象的特點(diǎn)為：（1）直徑大小相差很大，采用圖形尺寸進(jìn)行循環(huán)切削，空運行次數多，切削時(shí)間長(cháng)，效率低；（2）刀具切削時(shí)，刀刃左右交替參與切削，傳統的左偏刀、右偏刀無(wú)法滿(mǎn)足連續切削，因此本文做相應預處理。
3.1分析零件圖
結合加工表面的特點(diǎn)和數控設備的功能對零件進(jìn)行數控加工工藝分析，為了減少裝夾次數、換刀次數，提高生產(chǎn)效率，毛坯總長(cháng)定為130mm，直徑40mm。選用三爪卡盤(pán)夾緊工件，選定工件右端面中心為編程原點(diǎn)，通過(guò)程序校驗，減少空刀運行時(shí)間，選擇X41，Z105作為循環(huán)起始點(diǎn)，以確保加工效率。
3.2確定數控加工刀具及加工路線(xiàn)
為了減少刀具數量和裝夾的次數，防止加工時(shí)刀具干涉影響切削面，針對要加工的材料是鋁棒、木頭等，這里用R1.5的專(zhuān)用圓弧車(chē)刀，可實(shí)現單把刀具完成全部加工及切斷工作，不需要反身裝夾和換刀，解決了傳統加工因為刀具選擇不合理，出現刀具干涉工件和換刀次數過(guò)多、反身裝夾影響加工效率的現象.
4工藝方案及編程
4.1工藝方案
�。�1）粗加工分段切削，減少空刀行程，加工出近似形狀。（2）連續切削粗加工，切出曲線(xiàn)形狀。（3）精加工，加工出圓弧曲線(xiàn)。（4）拋光，用砂紙進(jìn)行打磨。
4.2車(chē)削工藝編程
刀具選擇，粗加工時(shí)可用割刀或者圓弧刃刀，精加工時(shí)用圓弧刃刀，拋光時(shí)要用砂紙打磨。按粗加工、精加工過(guò)程依次利用G73粗加工輪廓指令、G70精加工輪廓指令編寫(xiě)程序.
5加工難點(diǎn)及解決方案
�。�1）利用G73指令加工時(shí)，在程序中增加了一條單獨的退刀程序，解決了G73自動(dòng)退刀時(shí)，刀具對工件的干涉現象。編寫(xiě)加工程序，還要注意循環(huán)起始點(diǎn)的問(wèn)題，如果起始點(diǎn)定不準，會(huì )出現刀具空運行，浪費時(shí)間，生產(chǎn)效率就會(huì )受影響，通過(guò)試驗，循環(huán)起始點(diǎn)應該定在大于毛坯0.5~2mm之間。（2）對于既有遞增又有遞減的曲面圖形，用輪廓循環(huán)指令G73編制數控加工程序，關(guān)鍵點(diǎn)是這里利用R1.5圓弧車(chē)刀，與刀具半徑補償指令G42的完美搭配，解決了加工中刀具干涉工件產(chǎn)生的過(guò)切現象。而且只用一把刀具可以加工全部曲面，不需要調頭，不需要換刀，減少了換刀的次數，提高效率，解決了多次換刀、多次調頭帶來(lái)的尺寸精度、位置精度誤差等問(wèn)題。（3）由于加工越小的葫蘆需要的路徑要求也越高，走刀的總步數也要越多，參數U值的計算就尤為重要，走刀路徑太多，浪費時(shí)間，降低生產(chǎn)效率。走刀路徑太少，背吃刀量又太大，容易斷刀。為了解決這一問(wèn)題，提高精度和效率，通過(guò)多次試驗總結，合理選擇參數。（4）由于毛坯材料在最后需要增加一道拋光工序，這道工序，主軸轉速2000r/min以上，用微細的紗布在工件上進(jìn)行打磨拋光，必須要小心、謹慎，這也是整個(gè)工序中最費時(shí)、費工、最困難的問(wèn)題，也是今后改進(jìn)、創(chuàng )新的地方。
6首件試切
在零件加工中，由數控仿真軟件進(jìn)行加工。數控仿真軟件程序驗證通過(guò)后，就可以實(shí)際加工。數控車(chē)床是采用FANUC-Oi數控系統，把程序作部分更改，輸入到機床存儲中。使用刀具補正設置坐標系，利用試切法對刀，進(jìn)行機床模擬仿真加工，沒(méi)有錯誤就可以實(shí)現如圖3所示的加工。通過(guò)上述設計、編程、加工后，完成零件加工全過(guò)程。
7結語(yǔ)
綜上所述，“葫蘆”制品是傳統和現代民間美術(shù)中最活躍的藝術(shù)形式之一。本文的創(chuàng )新之處是突出了現代設計理念，比傳統的加工效率高、結構更合理、外形更美觀(guān)。國內的各種文化節和“葫蘆”藝術(shù)研討會(huì )后，形成文字性的文章也多是行業(yè)內部資料，數量少、質(zhì)量低且對外不公開(kāi)。中國“葫蘆”工藝的理論研究和加工要本著(zhù)總結實(shí)踐，才能有更好的發(fā)展和提高。本文對工藝品“葫蘆”的制作加工做了詳細的闡述，對參數設置也做了相應的說(shuō)明。但還存在一些不足之處，比如缺乏“葫蘆”的后期美化、雕刻、漆藝、彩繪等工藝制作理論的研究，這是需要進(jìn)一步研究的地方。
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