〇引言
在实际生产加工中曲面的加工编程往往有自动编程和宏程序 手工编程两种形式。自动编程常常借助于cad/cam软件，由于 cad/cam软件构造曲面的底层数学模型所限，也由于cad/cam软 件对曲面生成刀具轨迹的逼近原理所限，在执行事实上真正的整圆 或圆弧轨迹时，软件无法智能地判断，生成的程序并不是g02/go3 指令，而是g01逐点逼近形成的圆。如此一来不但生成的程序指令 占据庞大的空间使得机床反应迟钝，更重要的是由于直线逼近原理 会使在造型期间的计算误差在加工过程中被放大进而影响工件精 度及表面质量。本文以典型外球面的曲面手工编程加工为例详细进 行了加工分析，并以实践方式得以论证。通过详细实践操作、详细分 析终得出加工路径的合理性对实际加工工件的性能及质量的影 响，重要的是加工分析思路，由此可以更大程度影响以后实际加工， 并且对于数控教学也有很大的指导意义。
1外球面加工基本知识
1.1球面加工常用刀具的选择
粗加工可以使用键槽铣刀或立铣刀，也可以使用球头铣刀。精 加工应使用球头铣刀。
1.2 球面加工的走刀路线
_般使用一系列水平面截球面所形成的同心圆来完成走刀。在 进刀控制上有从上向下进刀和从下向上进刀两种，一般应使用从下 向上进刀来完成加工，此时主要利用铣刀侧刃切削，表面质量较好， 端刃磨损较小，同时切削力将刀具向欠切方向推，有利于控制加工 尺寸。
1.3 进刀控制算法 1.3.1进刀点的算法
① 先根据允许的加工误差和表面粗糙度，确定合理的z向进刀 量，再根据给定加工深度z,计算加工圆的半径，即：r=sqrt[r2-z2]。此 算法走刀次数较多。
② 先根据允许的加工误差和表面粗糙度，确定两相邻进刀点相 对球心的角度增量，再根据角度计算进刀点的r和z值，即z = r*sin0，r=r*cos0。
1.3.2进刀轨迹的处理
① 对立铣刀加工，曲面加工是刀尖完成的，当刀尖沿圆弧运动 时，其刀具中心运动轨迹也是_行径的圆弧，只是位置相差一个刀 具半径。
② 对球头刀加工，曲面加工是球刃完成的，其刀具中心是球面 的同心球面，半径相差一个刀具半径。
2加工方案提出及分析
2.1方案提出
2.1.1 逐层加工法
逐层加工法就是应用宏程序设置循环驱动铣刀，在同_平面用 go2/go3铣削圆台时z向保持不变，待x、y向铣削完成后x、y向 运动停止后，铣刀再沿着z轴向上或向下进行插补，待到达值 后再进行第二次循环，直到整个循环过程完成。
2.1.2 螺旋插补加工法
螺旋加工法是指整个铣削过程从下刀开始到终点铣刀沿某一 条特定的螺旋线上升或下降进行插补。整个插补过程z轴的移动是 伴随着x、y的移动而逐步变化的。
2.2方案论证与实施 2.2.1 逐层加工法的分析
整个加工过程中的刀具路径是这样子的：铣刀在程序的控制下 首先以go1的方式运行到预想圆的加工起始点，稍作停留，然后再按go2/go3的插补方式进行圆弧插补，待整圆加工完成后z轴以 go1方式向上或向下运动，到之后x、y轴再按go1方式运动， 重复以上步骤直到加工结束。
在整个加工过程中z轴的运动总是独立的、不连贯的，在加工 完一层后由于z轴的迟钝反应及突然加速，机床会发生颤抖”，而 由此产生的后果往往是致命的，轻的会影响工件精度或表面质量， 而重者则会折断刀具。图2-1就是逐层加工后的效果仿真放大图。 实际加工中由于z和x/y轴的突然运动对工件的精度及表面质量 是显而易见的。
分析上图所示质量问题，造成这样的后果主要是由于加工中心 的x、y、z三轴的运动不协调造成的，为了克服图2-1中的质量问题 我们采取了常用的圆弧切入圆弧切出地方法进行加工。即图2-2 所示的加工方法。
在采取了圆弧切入圆弧切出方法后表面质量有了明显改观，特 别是由于x/y轴的移动造成的过切现象得到了*改善，实际放大 模拟效果如图2-3。但是从下图中可以明显看出由于x、y、z三轴 的不协调造成的台阶现象还是没有丝毫改变。
2.2.2螺旋插补法分析
为了*解决以上的现实问题，我们又提出了螺旋插补的加工 方法，如图2-4加工示意图所示，铣刀从球体的下端开始沿着一条 螺旋线缓缓上升，在上升的过程中机床的三个坐标轴同时运动，相 互协调完美结合。
3结论
生产实践表明灵活安排加工工序，合理设置刀具加工路径，在 数控加工中有着重要的意义。它给我们的编程和加工带来很大的方 便，能大大地提高工件精度、表面质量以及工作效率。？
本文通过一个简单的加工实例揭示了机械加工领域发展前进 的过程，发现在机械加工领域里学习和创新是永无止境的，只要善 于钻研刻苦努力技术水平和学术理论定能攀上新的台阶。在以后的 工作中我将秉承精益求精的思想，遇见问题要多思考多和别人多探 讨，争取找到解决方案。笔者衷心希望，我国科技界、产业界和 教育界通力合作，把握好知识经济带来的难得机遇，迎接竞争 化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界 的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！
本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！