镜像加工在数控刀具制造中的应用

1、引言

在数控加工程序代码中,有个镜像加工的指令。比如某型号加工中心的镜像加工指令为G73(示意图如图1所示),其中设原加工图形为第一象限的G72,使用G73X-1指令后就可以加工出第二象限所示的图形。也就是说将原程序段的加工代码按Y轴或X轴(或XY混合)做轴向镜像,当要加工镜像体时不需要另外编制程序,只需要将原程序代码加以镜像即可。

图1

数控车刀分为左切刀和右切刀,数控铣刀也分为左右两个切向,其实左右切向的数控刀具就是一个完整的镜像体,只需要编制出右切刀的加工程序,左切刀的加工程序完全可以使用镜像加工得以完成。但在加工过程中不是简单的使用镜像指令就行了,还必须对原程序段的某些部分做一定的调整。

2、使用镜像加工时的注意事项

镜像加工使顺逆铣发生了变化。如图2所示,在第一象限的顺铣加工经过镜像后在第二象限就转变为逆铣状态,反之依然。为了使经过镜像加工后的工件表面得到与本体一样的表面光洁度,就必须在使用镜像加工前将原程序的铣削状态改为反向。我们一般的做法是在原程序中使用顺铣,要镜像加工反向刀具时就将原程序改为逆铣,经过镜像后反向刀具也将会是顺铣了。

图2

在五坐标的加工中还要注意A、B坐标的变化情况。如图3所示,设刀具主轴平行于Y轴,本体所加工的平面为△EFG,经过Y轴所在平面YOZ镜像后的平面为△E’F’G’,当加工△EFG时要先将其绕Y轴反方向转动q角(转动方向遵守笛卡儿坐标系法则,此时表示B坐标为-q),再绕新形成的X轴EG的反方向转动g角(此时A坐标变为-g),△EFG就摆到了与Y轴垂直的加工位置了,所以对应的A、B坐标分别为:A=-g、B=-q；而镜像平面△E’F’G’在加工时需先绕Y轴正方向转动q’角,再绕新形成的X轴G’E’反方向转动g’角,△E’F’G’也就摆到了与Y轴垂直的加工位置了,此时对应的A、B坐标分别为:A=-g、B=q.由以上分析可知,当以Y轴所在平面YOZ镜像后的空间平面在五坐标加工中心镜像加工时B坐标要变为相反值,而A坐标保持不变。因此在使用镜像加工指令加工反切向刀体时应该将原切向刀体程序中的B坐标先变为反向值。而有些高性能的控制系统可以使用G73X-1B-1的指令使X、B坐标同时改变。

图3

镜像加工中的坐标旋转方向也要发生变化。如图4所示,在第一象限的坐标系绕Z轴旋转了j角,经过Y轴镜像后,反映在原坐标系中就变为绕Z轴旋转了-j角,因此在使用镜像加工时就要将原程序中的坐标旋转指令变个方向。

图4

要对机床进退刀时的安全距离做以验证。原程序中的机床进退刀位置肯定是得到了验证,但经过镜像后的进退刀点就需要做以调整,尤其是在五坐标加工附加坐标系的平移和旋转后就要仔细的对进退刀点做以检查,确保机床的安全。

3、总结

以上所遇到的情况我们在加工左右切向的刀具过程中都曾遇到过,只要在做镜像加工前能认真仔细的分析一下,然后对原程序做以适当的调整,就能快速准确的加工出另一个切向的刀体来。另外,镜像加工还可用到一些不同的数控机床间的程序互换使用或CAM软件后置处理出来的程序调整中,它能减少重新定义机床主轴或大量修改程序所可能引起的错误。总之,在当前数控刀具的加工普遍还停留在手工编程的情况下,有效合理的使用镜像加工能大大的节省编程的时间。

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