仿形速度对于仿形加工的精度有主要影响,对于曲面过渡变化较大的型面,速度太快,仿形运动稳定性较差,仿形精度就会很低。而对于仿形运动来讲,未来路径上的模型表面是未知的,因此仿形加工也就不可能有前瞻(Look-ahead)的功能。如果仿形加工始终采用一种速度,要想得到理想的精度,就不得不降低仿形速度,这样就严重影响了加工效率。因此,在仿形过程中,针对不同的模型表面情况,采用特殊的控制方法,实时地调整仿形速度,进而得到较高的仿形加工稳定性和精度,就显得极有意义了。
jvD_{r suW|hh1/Ya 1 仿形运动分析
H+]h+K9\7 Tp.]{* 对于仿形加工,仿形仪压偏量的大小影响加工的稳定性和精度。在仿形加工中总要设定一个预期的压偏量,仿形过程中实际压偏量越接近预期压偏量,仿形稳定性和精度就越高,反之,仿形稳定性和精度就越低。
%g89eaEZ eH!V%dX 图1和图2是仿形过程中模型型面、仿形速度及压偏量的关系曲线图,图1a,图2a为沿仿形方向截得的模型表面轮廓曲线图,两轮廓基本相同,图1b、图2b为与之对应的仿形仪压偏量变化图,但速度不同。仿形过程中预期压偏量为400μm。分析图1和图2的实验结果,可以得到如下结论:
Bg zq [Ob'E!;< ·平面仿形精度高于曲面仿形,且仿形精度受仿形速度的影响较小;
Ea'jAIFPpO ·曲面过渡越平缓,实际的压偏量越接近预期压偏量,仿形精度也越高;曲面过渡越剧烈,实际压偏量偏离预期压偏量的值越大,精度就越低;
GO@<?>K ·曲面仿形速度对仿形精度的影响较大,在同样的曲面上,仿形速度越大,仿形精度越低;
72J=_d>+ ·模型曲面上的形状急剧变化处,如棱角、直壁、边缘等处,仿形仪压偏量变化很大,严重时会造成不正常的离模现象。
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图1 仿形压偏量曲线(v=1000mm/min) 图2 仿形压偏量曲线 (v=2000mm/min)
2 仿形控制的改进方法
GM1.pVb yJO Jw o^ 仿形加工过程中,在模型曲面过渡平缓的位置时,可以采用较高的仿形速度,而当仿形头在接近模型曲面变化剧烈的位置时,通过特殊控制方法使之减速,这时仿形头的速度较低,惯性较小,这样就可以使超调和欠调减小到最低限度,进而提高仿形加工的稳定性和精度。同时也可提高仿形加工的效率。
*O @Zn j!oX\Y-: & 1)软减速电位线法
S')DAx |`Yn'Mj8rm 在仿形过程中,在模型棱角部分、曲面急剧变化等特殊位置附近设置软减速电位线(图3)。当仿形头在软减速线控制范围中时,以较低的速度进行仿形加工,其余均采用较高的理想仿形速度。以XOZ平面扫描,Y方向周期进给仿形方式为例进行讨论。软减速电位线的节点用Point来表示:
yV(9@lj3; e{Vn{.i,5 struct Point{
8t, &dq float X;∥节点的X方向坐标
ggkz
fg & float Y;∥节点的Y方向坐标
&V SZ }P[n]; ∥N个节点
Z(tO]tQE
图3 软减速电位线法
根据模型的特点,输入num≤n个节点坐标,就可以确定软减速电位线的位置。考虑到模型型面的复杂程度,可以最多设置m条软减速电位线。下面讨论中软减速电位线个数取为m,节点个数取为n。软减速电位线用Line表示:
;lrO?sm gd#?rc*f<3 struct Line{
.f. tPm struct P[n]∥软减速电位线的节点
P2iuB|B@ float rg;∥软减速电位线的控制范围
9IrCu?n9b }L[m]; ∥m条软减速电位线
gzH;`, FwHqID_!:l 2)自记录控制法
e Y^zs0 x?u@
j7[ 在仿形加工过程中,利用自记录控制法,记录第一次扫描路径中模型表面的形状急剧变化处,如直壁、边缘、折角等的位置。在以后的扫描路径中,遇到这些位置,仿形速度提前降低,进而避免仿形仪压偏量的大幅度波动,提高仿形加工稳定性和精度。该控制方法针对的模型有一定局限性,比较适合图3中的在某方向截面有类似性的模型,但其程序实现较为简单,并且实际中的模型也多为此种情况。
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