轴向变化的空间圆弧槽的加工方法
【专利摘要】轴向变化的空间圆弧槽的加工方法涉及轨道客车转向架的空间圆弧槽加工领域，该加工方法在圆弧插补时，将圆弧分为若干线段，采用直线插补方式，在加工平面内沿着与刀具平行的轴向方向进给，实现空间圆弧的加工，插补时系统自动计算刀具半径参数，解决了轴向变化而导致系统无法计算刀具半径以及轴向方向插补空间圆弧的难题，既提高了效率，又保证了加工质量。尤其适用于在空间或刀具受限制的特殊情况下，无法在垂直于加工平面的方向进行圆弧插补的圆弧加工方式。
【专利说明】轴向变化的空间圆弧槽的加工方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及轨道客车转向架的空间圆弧槽加工领域，具体涉及一种轴向变化的空间圆弧槽的加工方法。
【背景技术】
[0002]在工件加工中，圆弧插补是经常应用的工艺方法，传统工艺是沿着与加工平面垂直的方向采用G02 (顺时针圆弧/圆切削)、G03 (逆时针圆弧/圆切削)的方式加工圆弧。而在特殊情况下，由于空间或刀具限制，无法在垂直于加工平面的方向进行圆弧插补，此时只能在加工平面内沿着与刀具平行的轴向方向进给，加工圆弧。由于沿着轴向插补涉及到刀具长度补偿的不断变化，数控系统中无法给定对应的加工指令实现此类工艺的加工。
[0003]如图1和图2所示，加工两个吊座内裆中间部位，由于两吊座内裆间距过小，主轴无法旋转至与待加工面垂直角度进行加工，加工类似部位的传统工艺分情况介绍如下:
[0004]1、当待加工面圆弧槽I的半径小于25mm时，工艺如下:首先采用立铣刀加工圆弧槽I以外的水平槽2，之后采用半径与圆弧槽I半径相同的球头铣刀对圆弧槽I的位置清根处理。
[0005]2、当待加工面圆弧槽I的半径大于25mm时，没有标准的球头铣刀用于圆弧槽I部位的清根处理，此时无法采用上述工艺。传统工艺是采用单件加工吊座的该部位，之后将两个加工好的吊座组焊到工件上，此时受焊接变形的影响，吊座的该部位尺寸误差较大。
[0006]因此，由于空间限制或刀具限制，传统工艺无法在垂直于加工平面的方向进行圆弧插补，造成加工效率低下，影响工件质量的工艺难题。
【发明内容】
[0007]为了解决传统工艺无法在垂直于加工平面方向加工圆弧类工件，进而造成加工效率低下，影响工件质量的工艺难题，本发明提供一种轴向变化的空间圆弧槽的加工方法。
[0008]本发明解决技术问题所采取的技术方案如下:
[0009]轴向变化的空间圆弧槽的加工方法包括如下步骤:
[0010]步骤一、以待加工圆弧槽的外边缘起点为原点0，铣刀水平径向进给方向为X轴，铣刀轴向进给方向为Z轴，铣刀竖直径向进给方向为Y轴，建立空间直角坐标系；定义圆弧槽的加工参数，该加工参数包括圆弧半径R、圆弧起点弧度值、圆弧终点弧度值、圆弧弧度递增数值Θ、铣刀长度、铣刀半径、圆弧X轴起点坐标、圆弧X轴终点坐标；
[0011]其中，上述圆弧弧度递增数值Θ是根据待加工圆弧槽的圆弧总弧度a(a <90° )和铣刀规格计算得到的固定值；上述圆弧起点弧度值为0°，上述圆弧终点弧度值等于圆弧总弧度a ；
[0012]步骤二、根据待加工圆弧槽的圆弧半径R、圆弧弧度递增数值Θ和直角三角形的三角函数关系计算得到第一个加工点A1的坐标；将统刀起点定位在坐标原点O处,先控制铣刀沿着线段OA1方向由原点O工进到A1点后，再控制铣刀沿着X轴方向工进到X轴终点坐标处，实现圆弧槽的第一层铣削；
[0013]步骤三、根据待加工圆弧槽的圆弧半径R、圆弧弧度递增数值Θ和直角三角形的三角函数关系计算得到第η个加工点An (η > 2且η为整数)的坐标，判断此步加工后圆弧槽的总弧度是否小于等于圆弧终点弧度值，若是，则进入步骤四；若否，则结束加工，进而完成轴向变化的空间圆弧槽的加工方法；
[0014]步骤四、将铣刀起点定位在上一步加工后得到的第n-Ι个加工点Alri处，先控制铣刀沿着线段AlriAn方向由Alri点工进到An点后，再控制铣刀沿着X轴方向工进到X轴终点坐标处，实现圆弧槽的第η层铣削，然后再执行步骤三。
[0015]本发明的有益效果是:该加工方法在圆弧插补时，将圆弧分为若干线段，采用直线插补方式实现空间圆弧的加工，插补时系统自动计算刀具半径参数，解决了轴向变化而导致系统无法计算刀具半径以及轴向方向插补空间圆弧的难题，既提高了效率，又保证了加工质量。尤其适用于在空间或刀具受限制的特殊情况下，无法在垂直于加工平面的方向进行圆弧插补的圆弧加工方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是轨道客车转向架两个吊座内裆之间加工空间的示意图。
[0017]图2是图1中I部分的放大示意图。
[0018]图3是本发明在待加工件上建立空间坐标系的结构示意图。
[0019]图4是图3的侧视图。
[0020]图5是本发明轴向变化的空间圆弧槽的加工方法示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0022]如图1至图5所示，待加工件在水平槽2与圆弧槽I相接处，圆弧槽I与水平槽2相切。本发明所采用的铣刀为立铣刀或铣刀半径小于待加工圆弧槽宽度的球头铣刀，本发明轴向变化的空间圆弧槽的加工方法包括如下步骤:
[0023]步骤一、以待加工圆弧槽I的外边缘起点为原点0，铣刀水平径向进给方向为X轴，铣刀轴向进给方向为Z轴，铣刀竖直径向进给方向为Y轴，建立空间直角坐标系；定义圆弧槽I的加工参数，该加工参数包括圆弧半径R、圆弧起点弧度值、圆弧终点弧度值、圆弧弧度递增数值Θ、铣刀长度、铣刀半径、圆弧X轴起点坐标、圆弧X轴终点坐标；
[0024]其中，上述圆弧弧度递增数值Θ是根据待加工圆弧槽I的圆弧总弧度α(α < 90° )和铣刀规格计算得到的固定值；上述圆弧起点弧度值为0°，上述圆弧终点弧度值等于圆弧总弧度α ；
[0025]步骤二、根据待加工圆弧槽I的圆弧半径R、圆弧弧度递增数值Θ和直角三角形的三角函数关系计算得到第一个加工点A1的坐标；将统刀起点定位在坐标原点O处,先控制铣刀沿着线段OA1方向由原点O工进到A1点后，再控制铣刀沿着X轴方向工进到X轴终点坐标处，实现圆弧槽I的第一层铣削；
[0026]步骤三、根据待加工圆弧槽I的圆弧半径R、圆弧弧度递增数值Θ和直角三角形的三角函数关系计算得到第η个加工点An (η > 2且η为整数)的坐标，具体计算过程是:点An 的 Z 轴坐标 An(z) =RXsin θ n,点 An 的 Y 轴坐标 An(y) =R-RXcos θ n,式中 θ η=ηΧ Θ ;然后判断此步加工后圆弧槽I的总弧度是否小于等于圆弧终点弧度值，若是，则进入步骤四；若否，则结束加工，进而完成轴向变化的空间圆弧槽的加工方法；
[0027]步骤四、将铣刀起点定位在上一步加工后得到的第n-Ι个加工点Alri处，控制铣刀沿着线段AlriAn方向由Alri点工进到An点后，再控制铣刀沿着X轴方向工进到X轴终点坐标处，实现圆弧槽I的第η层铣削，然后再执行步骤三。
【权利要求】
1.轴向变化的空间圆弧槽的加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤一、以待加工圆弧槽(I)的外边缘起点为原点O，铣刀水平径向进给方向为X轴，铣刀轴向进给方向为Z轴，铣刀竖直径向进给方向为Y轴，建立空间直角坐标系；定义圆弧槽(I)的加工参数，该加工参数包括圆弧半径R、圆弧起点弧度值、圆弧终点弧度值、圆弧弧度递增数值Θ、铣刀长度、铣刀半径、圆弧X轴起点坐标、圆弧X轴终点坐标； 其中，上述圆弧弧度递增数值Θ是根据待加工圆弧槽(I)的圆弧总弧度a(a <90° )和铣刀规格计算得到的固定值；上述圆弧起点弧度值为0°，上述圆弧终点弧度值等于圆弧总弧度a ； 步骤二、根据待加工圆弧槽(I)的圆弧半径R、圆弧弧度递增数值Θ和直角三角形的三角函数关系计算得到第一个加工点A1的坐标；将统刀起点定位在坐标原点O处,先控制统刀沿着线段OA1方向由原点O工进到A1点后，再控制铣刀沿着X轴方向工进到X轴终点坐标处，实现圆弧槽(I)的第一层铣削； 步骤三、根据待加工圆弧槽(I)的圆弧半径R、圆弧弧度递增数值Θ和直角三角形的三角函数关系计算得到第η个加工点K (n ^ 2且η为整数)的坐标，判断此步加工后圆弧槽(O的总弧度是否小于等于圆弧终点弧度值，若是，则进入步骤四；若否，则结束加工，进而完成轴向变化的空间圆弧槽的加工方法； 步骤四、将铣刀起点定位在上一步加工后得到的第n-Ι个加工点Alri处，先控制铣刀沿着线段AlriAn方向由Alri点工进到An点后，再控制铣刀沿着X轴方向工进到X轴终点坐标处，实现圆弧槽(I)的第η层铣削，然后再执行步骤三。
2.根据权利要求1所述的`轴向变化的空间圆弧槽的加工方法，其特征在于，所述铣刀为立铣刀或铣刀半径小于待加工圆弧槽宽度的球头铣刀。
【文档编号】B23C3/34GK103624304SQ201310603550
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】马娜, 刘艳霞, 张伟波 申请人:长春轨道客车股份有限公司