从椭圆的方程式中可知,在图1中A点处的曲线曲率半径最小,我们作近似圆可以得到该点的曲率半径为44.325mm,同时设该椭圆的轮廓度公差为0.05mm,那么e允为其1/5~1/10,取上限1/5,e允为0.01mm。
将e允=0.01mm,r=44.325mm代人式(2),得到
ι≤1.883mm
从图1、2计算出在A点起,ι等于1.883mm时所对应的y坐标值为:y=1.8826,将其代入椭圆方程得到x值。
x=59.957mm
则△x=60mm-59.957mm=0.043mm
这样,我们得到第一个用量,即当e允为0.01mm时,x方向的递减量△x≤0.043mm,就可以满足相应的加工精度。
可是,是否可以认为,△x尽量地取小值,直至机床系统允许的最小分辨值如0.001mm呢,我们来计算一个当△x=0.001mm时,所对应的e允值。
通过椭圆方程和式(1)和式(2),我们计算可知
e允≈0.000235mm
这时,对应的零件加工精度约为0.001mm。
如此高的加工精度当然是我们所希望的,但是,这样的理论精度在实际工作中却难以达到,因为这取决于数控系统的插补周期。
数控系统的插补周期决定了系统的运算时间和执行运动的时间,现在一般的数控系统,如system-7系统的插补周期为8ms。
因为进给步取ι=TF(T为插补周期,F为进给速度),通过这一公式,我们可以得出前面程序中未知的△f。
在图1中B点处,曲率半径最大,在该处的进给步长ι近似等于x方向的递减量△x,我们来计算当ι为0.043mm和0.001mm时对应的进给速度。
当ι为0.043mm时,
F=60ι/0.008=322.5mm/min
当ι为mm时,
F=60ι/0.008=7.5mm/min
这样,我们得到△f。
当e允为0.01mm时,△x≤0.043mm,△f≤322.5mm/min。
我们还得到:
当△x为0.001mm时系统所能达到的最大切削速度为7.5mm/min,这还不包括系统的运算时问,因为系统的插补周期大于插补运算时问与完成其他实时任务所需时间之和,因此,实际所能达到的切削速度应该更低。
如此低的切削速度,使加工效率很低,同时,极小的插补步长造成系统频繁和计算与运动中转换,会使程序在运行过程中,造成设备抖动爬行,甚至使程序难以执行下去。
因此,追求过高的加工精度,一般数控系统难以达到。
结论:通过上述分析,在采用宏程序编制非圆公式曲线的加工程序时,相关用量的确定取决于零件的精度要求和系统的插补周期。对于某一固定的数控系统,要求的加工精度越高,其进给速度越慢,自然生产效率越低。同时,这也对设备的数控系统提出了更高的要求,系统的插补周期越短,所能达到的插补精度和进给速度也越高。因此,在加工某一产品时,我们应根据其精度要求选取相应的加工设备和系统,并根据选定的没备确定相关用量,以达到精度和效率的统一。
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