加工零件时如何实行坐标偏置

9.2　数控加工方法

零件进行数控加工时，选用何种数控机床，采用何种方式进行加工，主要与被加工零件的内外轮廓形状、加工的数量、加工精度及表面粗糙度等因素有关。

1.平面孔系零件的加工

这类零件若孔数较多，或孔位精度要求较高，均宜选用点位直线控制的数控钻床或数控镗床进行加工。这样不仅可以减轻工人的劳动强度，提高生产率，而且还易于保证精度。

加工时，孔系的定位都用快速运动、有两坐标联动功能的数控机床，可以指令两轴同时运动，对没有联动的数控机床，则只能指令两个坐标轴依次运动。此外，在编制加工程序时，应尽可能应用子程序调用的方法来减少程序段的数量，以减小加工程序的长度和提高加工的可靠性。

2.旋转体类零件的加工

用数控车床或数控磨床加工旋转体（solid of rotation）零件时，由于车削零件毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，因此在编程中，粗车的加工线路往往是要考虑的主要问题。

图9-7所示手柄的轮廓由三段圆弧组成，由于加工余量较大而且又不均匀，因此，比较合理的方案是先用直线、斜线程序车掉图中虚线所示的加工余量，再用圆弧程序精加工成形。

图9-7　手柄

图9-8　表面形状复杂的零件

图9-8所示的零件表面形状复杂，毛坯为棒料，加工余量不均匀，其粗加工线路按图中1～4依次分段加工，然后再换精车刀一次成形。需要说明的是，图中的粗加工走刀次数应根据每次的切削深度决定。

3.平面轮廓零件的加工

这类零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般在两坐标联动的铣床上加工。图9-9所示为铣削平面轮廓实例，工件轮廓由三段直线和两段圆弧组成，若选用的铣刀半径为R，则点画线为刀具中心的运动轨迹。当数控系统具有刀具半径补偿功能时，可按其零件轮廓编程；若数控系统不具备刀具半径补偿功能，则应按刀具中心轨迹编程。为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段。若平面轮廓为非圆曲线，由于一般数控系统都只具有直线和圆弧插补功能，则都用圆弧和直线去逼近。

图9-9　平面轮廓零件的铣削示意图

图9-10　用平面曲线逼近曲面的加工

4.立体轮廓表面的加工

用数控机床加工立体曲面（space curved surface）时，应根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求采用不同的加工方法。

（1）在三坐标控制两坐标两联动的机床上用“行切法”进行加工　如图9-10所示，以x、y、z三轴中任意两轴作插补运动，第三轴作周期性进给，刀具采用球头铣刀。在x向分为若干段，球头铣刀沿Oxy平面的曲线进行插补加工，当一段加工完后进给Δx，再加工另一相邻曲线。如此依次用平面曲线来逼近整个曲面。其中Δx根据表面粗糙度的要求及刀头的半径选取，球头铣刀的球半径应尽可能选得大一些，以利于降低表面粗糙度，增加刀具刚度和散热性能。但在加工凹面时球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径。

（2）三坐标联动加工　图9-11为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS′为一空间曲线，它可用空间直线去逼近，因此可在有空间直线插补功能的三坐标联动机床上加工。但编程计算较复杂，加工程序可采用自动编程系统来编制。

（3）四坐标联动加工　如图9-12所示的飞机大梁，它的加工表面是直纹扭曲面，可采用圆柱铣刀周边切削方式，在四坐标机床上加工。除了三个移动坐标的联动外，为保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，刀具还应绕O₁（或O₂）作摆动联动。由于摆动运动导致直线移动坐标需作附加运动，其附加运动量与摆动中心O₁（或O₂）的位置有关，因此编程计算比较复杂。

图9-11　回珠器示意图

图9-12　飞机大梁直纹扭曲面的加工

图9-13　螺旋桨叶片及其加工原理示意图

（4）五坐标联动加工　船用螺旋桨是五坐标联动加工的典型零件之一，其叶片的形状及加工原理如图9-13所示。半径为R_i的圆柱面与叶面的交线为螺旋线的一部分，螺旋角为φi，叶片的径向叶形线（轴向剖面）EF的倾角α称为后倾角。由于叶面的曲率半径较大，常用端铣刀进行加工，以提高生产率和表面质量。叶面的螺旋线可用空间直线进行逼近，为了保证端铣刀的端面与曲面的切平面重合，铣刀还应作螺旋角φi（坐标A）与后倾角α（坐标B）的摆动运动。由于机床结构的原因，摆角中心不在铣刀端平面的中心，故在摆动运动的同时，还应作相应的附加直线运动，以保证铣刀端面位于切削的位置。当半径为R_i上的一条叶形线加工完毕后，改变R_i，再加工相邻的一条叶形线，依次逐一加工，即可形成整个叶面。由此可知，叶面的加工需要五个坐标联动，即x、y、z、A、B。这种加工的编程计算就更为复杂了。