數(shù)控線切割機(jī)床應(yīng)用“變脈沖當(dāng)量進(jìn)給”技術(shù)的原理探究
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cfwedm 發(fā)布時(shí)間：2013-01-21 16:36:56
數(shù)控線切割機(jī)床應(yīng)用“變脈沖當(dāng)量進(jìn)給”技術(shù)的原理探究
目前已經(jīng)可以在普通電火花線切割機(jī)床上采用“變脈沖當(dāng)量進(jìn)給”技術(shù)，即增加一數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（甚至轉(zhuǎn)擺工作臺(tái)）附件，切割出多種復(fù)雜立體直紋筑面模具和零件曲線切割加工。但為達(dá)到此需要解決以下兩個(gè)問(wèn)題。
1．借助于輔助裝置（擺動(dòng)一回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）．根據(jù)它們的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的平面和錐度切割。
2. 解決鉬絲在工件不同回轉(zhuǎn)半徑上的“等脈沖當(dāng)量（線位移）進(jìn)給”問(wèn)題。以保證加工過(guò)程的穩(wěn)定和加工的順利進(jìn)行。
而步進(jìn)電機(jī)距角的多級(jí)、可變細(xì)分技術(shù)（“變脈沖當(dāng)量（角位移）進(jìn)給”技術(shù)）為實(shí)現(xiàn)鉬絲在工件的不同回轉(zhuǎn)半徑上的“等脈沖當(dāng)量（線位移）進(jìn)給”。提供了技術(shù)保證。
下面具體介紹這種技術(shù)在珂基米德螺旋線的展成加工和標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒廓加工中的應(yīng)用：
1.阿基米德螺旋線的展成加工
阿基米德螺旋線是-射線繞一定點(diǎn)作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，射線上的某一動(dòng)點(diǎn)、射線作等直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，此動(dòng)點(diǎn)所走的軌跡，如圖三所示.其參數(shù)方程是：
Ρ=a • θ
其中：
a-比例系數(shù)
0一射線轉(zhuǎn)過(guò)的角度
ρ一動(dòng)點(diǎn)到定點(diǎn)曲望離
從阿基米德螺旋線的形成原理可知，它需要有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一工回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，借助于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，使工件等速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，鉬絲在工件半徑方向上作等速直線運(yùn)動(dòng)，則“刀具”鉬絲在工件上形成的軌連．就是阿基米德螺旋線，這從阿基米德螺旋線形成的原理是不難說(shuō)明的，因此，轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)和移動(dòng)坐標(biāo)只要按斜率為a的直線插補(bǔ)時(shí)，加工出的曲線就是阿基來(lái)德螺旋線：p—a乳
2.標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒廓加工
漸開(kāi)線是一直線沿著一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上一點(diǎn)所走過(guò)的軌跡，如圖四所示。其參數(shù)方程為：
其中：
γ-基翻半徑
θ-展開(kāi)角
對(duì)于漸開(kāi)線的形成來(lái)說(shuō)，如果我們把參考坐標(biāo)系選在作滾動(dòng)的直線上，參考原點(diǎn)為圓和直線的切點(diǎn)，亦即直線不動(dòng)．一圓盤(pán)在直線上作純滾動(dòng)，那么，直線上一定點(diǎn)的圓盤(pán)上所走過(guò)的軌跡就是漸開(kāi)線。從這個(gè)意義上講，漸開(kāi)線的形成也要有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，即一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)（切點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)）和一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)．因此，當(dāng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，“刀具”鉬絲仍等逮主線運(yùn)動(dòng)．并始終直線上一點(diǎn)所走過(guò)的軌跡，如圖四所示。其參數(shù)方程式為：
其中：γ—基圓半徑
θ—展開(kāi)角
對(duì)于漸開(kāi)線的形成來(lái)說(shuō)，如果我們把參考線坐標(biāo)系選在作滾動(dòng)的直線上，參考原點(diǎn)為圓和直線的切點(diǎn)，亦即：直線不動(dòng)，一圓盤(pán)在直線上作純滾動(dòng)，那么，直線上一定點(diǎn)的圓盤(pán)上所走過(guò)的軌跡就是漸開(kāi)線。從這個(gè)意思上講，漸開(kāi)線的形成也要有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，即一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)（切點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)）和一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，“道具”鉬絲仍等速直線運(yùn)動(dòng)，并始終保持直線運(yùn)線切割加工動(dòng)的方向和工件回轉(zhuǎn)中心的距離為一恒值（即基圓半徑γ）“刀具”鉬絲在工件上切割出的形狀就是標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線。所以,直線移動(dòng)坐標(biāo)和轉(zhuǎn)的坐標(biāo)只要插補(bǔ)斜率為γ的斜線對(duì)，加工出的曲線就是基圜為v的標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線．
同理，對(duì)于擺線(L=VO)和圓弧內(nèi)外擺線等，都可以采用類似的方法，得以簡(jiǎn)單地加工出來(lái)。誠(chéng)然，要使‘變脈沖當(dāng)量進(jìn)給”線切非圓曲線技術(shù)付諸使用，尚需解決實(shí)用的有限可變細(xì)分與連續(xù)的無(wú)級(jí)可變細(xì)分步進(jìn)電機(jī)步距角不能兼顧的矛盾．當(dāng)然，這一問(wèn)題在技術(shù)上是可以解決的（后續(xù)）．
通過(guò)上述表面，采用“變脈沖當(dāng)量進(jìn)給”技術(shù)，在我國(guó)常用的數(shù)控線切割機(jī)床上．進(jìn)行了切割非圓曲線的應(yīng)用研究．實(shí)際切割表明，“變脈沖當(dāng)量進(jìn)給”技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控線切割機(jī)床后。可以解決空載快速接近、短路快速回退與切割時(shí)小步距進(jìn)給不能兼顧的矛盾．可以解決直紋復(fù)雜曲面線切割加工時(shí)，鉬絲在工件不同回轉(zhuǎn)半徑處的線位移脈沖當(dāng)量不等、甚至由于工件回轉(zhuǎn)半徑過(guò)大（即相應(yīng)位移脈沖當(dāng)量過(guò)大）線切割加工無(wú)法穩(wěn)定加工的問(wèn)題，有效地?cái)U(kuò)大了線切割機(jī)的應(yīng)用范圍。
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