1909年第20卷弟2期山东工业大学学报Vlo.20No.2JORNLUAOFHSANDONPGOLYTHNECICUNVIRESITY1990轮胎模具花纹数控铣床加工的新方法自动化工程系机械工程系常宏敏司纪涛窦克琪王乃银(.月一杏毛一今一已几一几一佗卜次`毛毛一毛一,一司〕班一企月~~毛产一份毛~.仓.毛一月r一今尸几一夕一勺一书〕~习之~1月叫色一弋~毛.~仓~月尸{尸毛一门一佗产翻Q州`勺产J;!尸摘要抢胎模具花纹由空间曲面组成,人工制造困难。提出利用两个旋转坐标轴的数控系统再附加一简单的靠模的方法,可实现必需有四个坐标轴时才具备的数控机床功能。加工中采用函数跟踪法插补,并附有刀具偏移计算的功能,故可方便地完成各种复杂花纹的加工。关键词数控切削;工具铣床;仿形控制勺一力一习一,一价一刃一息一丹一(产一含月~一勺一二)叹{~~勺尸、仑勺~月尸刃卜J李~弓卫尸戒卜月`沙一、一杏了斗芍一刃一刃一抓二~戒~几一月`勺~叹尸阅产戒卜e~毛尸`心扣户,勺产司尸o概述汽车、拖拉机的轮胎模具花纹图案,常用的有流线型的、波浪型的、曲折线型的、元宝型的等等。花纹是一条由部分直线和曲率半径不等的各圆弧所组成的空间曲线。目前,在我国数百家模具制造厂中,轮胎模具花纹的市州亨仍十分落后,绝大多数都是依靠手工作业,加工的工艺路线是:铸毛坯、车内腔、划线、手工刻花一手工磨光等。操作工人按划好的线用钻、铲、契、砂轮磨的方法,将模具花纹刻出来,劳动强度大,加工精度低。由于轮胎模具花纹几何形状复杂,要解决花纹图形的自动铣削与自动分度,就必须用数控系统来控制加工。加工轮胎模具所要求的花纹,机床需要具有四个坐标轴的数控控制系统。例如北京、上海都曾设计与制造过这类数控铣床。但这种机床的数控系统与机械传动结构复杂、机床造价高,控制与管理的水平也要求较高,故一直没能推广应用。数控系统与辅助机械装置联合完成花纹的加工如图1所示,轮胎模具的花纹是由胎冠I和胎侧兀两部分组成,其中胎冠是由一个收稿日期:1989一03一1446山东工业大学学士I乏1990年半径为R的圆弧所组成。对于某个轮胎模具来说,胎冠底部半径尺是固定不变的。因此,从数控系统要求的坐标轴来说,就较为容易解决了。据此,为满足胎冠的加工要求,有两个坐标轴的数控系统即可。如图2示,一是需要有数控控制的正、反方向的迥转运动,(a)中I;二是铣刀主轴需要沿着扇形齿轮B的迥转中心o点作半径为R的摆移运动,(b)中I,二者密切配合。由于二者相对运动的轨迹是数控控制,因而可以满足曲率连续变化的轮胎各种复杂花纹的加工要求,实现胎冠的加工。气….OI}l护日门|||创图i胎侧部分是由部分直线和由半径不同的若千圆弧组成的不等半径圆弧连接而成,因胎侧轮廓不是一个等半径的圆弧,为完成胎侧的加工,除上述的两个坐标数控控制外,还必须增加两个纵向与横向刀架移动的数控坐标轴,如图3所示,以保证胎侧花纹的底面按图纸要求加工。这种四个坐标轴的数控系统,其缺点如前所述,用的。图2显然是不适实践证明,采用如图3所示的机械靠模后夕铣刀能沿着靠模获得轴向移动皿以获得胎侧花纹底面的曲线。靠模板是根据胎侧花纹底面曲线要求设计制造的,如图4所示。这样仅用两个坐标轴的数控系统,再图4第2期常宏放等:轮胎模具花纹数控铣床加工的新方法47附加一个机械靠模,就具备了四个坐标轴数控系统的功能。使数控系统与机械传动大为简化,机床造价低廉,操作方便,编程简单,加工与分度精度大大提高。2两坐标控制方法及计算轮胎模具花纹的加工是由数控系统自动完成的,数控机床加工二维曲线的中心问题是根据初始数据和控制信号,经过微型计算机的插补运算产生有规律的脉冲,以控制机床运动的轨迹。2.1函数跟踪法简介本机床数控系统是采用函数跟踪法插补原理控制两坐标的旋转,函数跟踪法插补原理的特点是机床运动的轨迹时刻跟踪给定的函数值,利用函数跟踪法原理可以直接插补直线、同弧、抛物线、椭圆、双曲线等标准二次曲线。二次曲线函数方程为f(x,y)二AxZ十ByZ+C二y十Dx+Ey+F=o若函数有连续的一阶偏导数和二阶偏导数,如图5所示,在A点时函数值为犷A,根据泰勒公式可以求出+x,十y,+x十y的函数值fx,厂y,fxy分别是:f“=f+fx△留+1,玄,x、弋△x)厂+fy△y+二l丫+厂,一户合厂一(Ay)-`V.V.丫了夕..于f.因...
