跳到主要內容

方中球(二)

文章日期：2010-01-30 00:42



由於車削方中球時，需要做一個圓中帶方的夾具，
才能將正方塊的工件夾在車床上切削，
雖然車削的方法速度很快(一個孔加工約1.5分鐘)，
但夾具的製作難度有點高，
所以今天就來寫個用銑床銑削方中球的方法，
不過，用銑床銑削可能要多花6倍以上的時間..


銑削方中球用的球刀
以前曾用過直徑2mm的的平底端銑刀，但銑起來表面光度不好，
所以這次改成直徑2mm的球刀，但刀刃要長，
可銑削深度至10mm的才行，如下圖所示


方中球的算法:
假設球體直徑為D，挖孔直徑為d，挖孔深度為S，
正方塊的邊長為L，正方塊的對角線長為(√3)L，則
(√3)L = D + 2*(√3)S，

若將L及D設為已知條件，代入上式則可解出：
挖孔深度S = [(√3)L - D ]/ (2*(√3);
挖孔直徑d = 2*(√2)K = 2*(√2)(L/2 - S)。


此外，假設球刀半徑為r1，程式的原點在正方體上方的中心位置，所以必需算出球刀的球面與挖孔深度的接觸時，球刀底端中心的位置xEnd及zEnd :
xEnd = 0.5*d + r1*( d / D );
zEnd = -S  -  r1*( (0.5*L-S )/ (0.5*D) ) + r1 ;


方中球的CNC車床程式大約三十多個單節即可，
不過，若改為CNC銑床，因為球面要銑的細緻，
則程式大約三百個單節，這用人工來寫太麻煩了，
所以我打算用lisp來寫CNC銑床程式，
這樣一來不但省事，將來如果要改方中球的尺寸，
也不必再重寫lisp，
只需將球刀的直徑、方中球的球徑、正方塊的邊長輸入即可。


用AutoLisp來畫銑削方中球的刀具路徑
(defun c:kk()
  (setq rTool 1.0   dSph 23.0  dHole 0.0  deep 0.0)
  (setq rTool  (/ (getreal "Enter the tool diameter.  ") 2) )
  (setq rSph   (/ (getreal "Enter the sphere diameter. ") 2) )
  (setq lenCubic (/ (getreal "Enter the length of cubic. ") 2) )
  (command "color" "bylayer" )
;;;;;;PRE-CHK for feasibility;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq deep  (/ (- (* (sqrt 3.0) lenCubic ) rSph ) (sqrt 3.0) ))
  (setq rHole (* (sqrt 2) (- lenCubic deep) ))
  (if (> rHole rSph )
    (progn
       (alert "The diameter of sphere is larger than the diameter of cubic! ")
       (exit)
    )
  )
  (setvar "osmode" 0)
  (setq xEnd (+ rHole (* rTool (/ rHole rSph) )))
  (setq zEnd (- (* -1 deep)  (* rTool (/ (- lenCubic deep) rSph) )))
  (setq rBall (+ 0.2 rsph rTool))
  (setq x2 0.0   z2 (- rBall lenCubic ) )
;;;;;;milling inside out;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq num (+ 1 (fix (/ xEnd (* 2 rTool)))))
  (setq stepOver (/ xEnd num) )
  (setq xmill stepOver)
  (while (< xmill (+ xEnd 0.1))
      (command "circle" (list 0 0 (- z2 rTool -0.2)) xmill )
      (setq xmill (+ xmill stepOver) z2 (- z2 0.4))
  )
  (command "zoom" "E" "")
  (command "Vpoint" (list 1 1 1))
;;;;;roughing;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq rBall (+ 0.2 rsph rTool))
  (setq totalAng (+ 0.1 (/ (* 180.0 (atan (/ rHole (- lenCubic deep)))) 3.1415926)))
  (setq stepAng 5.0  totalAng (- totalAng 1.1) )
  (command "color" "green" )
  (millBall)
;;;;;finishing;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq rBall (+ rsph rTool))
  (setq stepAng 1.0   totalAng (+ totalAng 1.0) )
  (command "color" "blue" )
  (millBall)
  (setvar "osmode" 1)
)


 (defun millBall()
  (setq num (fix (/ totalAng  stepAng) ))
  (setq stepAng (/ totalAng num) )
  (setq wkAng  stepAng   angToRad (/ 3.1415926 180.0))
  (while (< wkAng (+ 0.1 totalAng) )
    (setq z2 (- (* rBall (cos (* angToRad wkAng) )) lenCubic))
    (setq x2 (*  rBall  (sin  (* angToRad wkAng) )) )
    (command "circle" (list 0 0 (- z2 rTool)) x2 "")
    (setq wkAng (+ wkAng stepAng) )
  )
)

下圖是方中球的刀具路徑，黑色和綠色是粗銑路徑，
藍色則是最後的精銑刀具路徑。



用AutoLisp來寫銑削方中球的CNC程式
如果忘了AutoLisp的語法，請參考
http://tw.myblog.yahoo.com/cu01joe/article?mid=611&l=f&fid=17

(本文的加工參數以塑膠類的軟材為主)

(defun c:bc()
  (setq rTool 1.0   dSph 23.0  dHole 0.0  deep 0.0)
  (setq rTool  (/ (getreal "Enter the tool diameter.  ") 2) )
  (setq rSph   (/ (getreal "Enter the sphere diameter. ") 2) )
  (setq lenCubic (/ (getreal "Enter the length of cubic. ") 2) )
  (command "color" "bylayer" )
;;;;;;PRE-CHK for feasibility;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq deep  (/ (- (* (sqrt 3.0) lenCubic ) rSph ) (sqrt 3.0) ))
  (setq rHole (* (sqrt 2) (- lenCubic deep) ))
  (if (> rHole rSph )
    (progn
       (alert "The diameter of sphere is larger than the diameter of cubic! ")
       (exit) ))
  (setvar "osmode" 0)
  (setq file01 (open "c:\\test.nc" "w"))
  (princ "%\n" file01)
  (princ "O0001\n" file01)
  (princ "G0G17G40G49G80G90F300\n" file01)
  (princ "G54 G0 X0 Y0\n")
  (princ "S2800M03\n" file01)
  (princ "G43 Z20. H01\n" file01)
  (princ "G0  Z3.\n" file01)

  (setq xEnd (+ rHole (* rTool (/ rHole rSph) )))
  (setq zEnd (- (* -1 deep)  (* rTool (/ (- lenCubic deep) rSph) )))
  (setq rBall (+ 0.2 rsph rTool))
  (setq x2 0.0   z2 (- rBall lenCubic ) )
  (princ "G1  Z" file01)
  (princ (- z2 rTool) file01)
  (princ " F120\n" file01)
;;;;;;milling inside out;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq num (+ 1 (fix (/ xEnd (* 2 rTool)))))
  (setq stepOver (/ xEnd num) )
  (setq xmill stepOver)
  (while (< xmill (+ xEnd 0.1))
      (setq xp xmill  zp z2  brk 0)
      (pOutLile)
      (command "circle" (list 0 0 (- z2 rTool -0.2)) xmill )
      (if (and (> xmill 5 ) (< xmill 7 ))
         (princ " F80\n" file01)  )
      (setq xp (* -1.0 xmill) rp xmill)
      (pOutArc)
      (setq xp xmill)
      (pOutArc)
      (setq xmill (+ xmill stepOver) z2 (- z2 0.5))
  )
;;;;;;;raising tool;;;;;;;;;;;;
      (princ "G0 Z0\n" file01)
      (princ "   X1.\n" file01)
  (command "zoom" "E" "")
  (command "Vpoint" (list 1 1 1))
;;;;;roughing;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq rBall (+ 0.2 rsph rTool))
  (setq totalAng (+ 0.1 (/ (* 180.0 (atan (/ rHole (- lenCubic deep)))) 3.1415926)))
  (setq stepAng 5.0  totalAng (- totalAng 1.1) fx 80)
  (command "color" "green" )
  (princ " F100\n" file01)
  (millBall)
;;;;;finishing;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  (setq rBall (+ rsph rTool))
  (setq stepAng 1.2   totalAng (+ totalAng 1.0) )
  (command "color" "blue" )
  (princ " F200\n" file01)
  (millBall)
;;;;;ending CNC file;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  (princ "G0 Z20.\n" file01)
  (princ "   X0Y0\n" file01)
  (princ "M99\n" file01)
  (princ "%" file01) 
  (close file01)
  (setvar "osmode" 1)
)
;;;;;;;;;;;sub-program;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
(defun millBall()
  (setq num (fix (/ totalAng  stepAng) ))
  (setq stepAng (/ totalAng num)   brk 1)
  (setq wkAng  stepAng   angToRad (/ 3.1415926 180.0))
  (while (< wkAng (+ 0.1 totalAng) )
    (setq z2 (- (* rBall (cos (* angToRad wkAng) )) lenCubic))
    (setq x2 (*  rBall  (sin  (* angToRad wkAng) )) )
    (setq xp x2  zp (- z2 rTool) )
    (pOutLile)
    (command "circle" (list 0 0 (- z2 rTool)) x2 "")
    (setq xp (* -1.0 x2)  rp x2)
    (pOutArc)
    (setq xp x2 )
    (pOutArc)
    (setq wkAng (+ wkAng stepAng) )
  )
;;;;;;;raising tool;;;;;;;;;;;;
  (princ "G0 Z0.\n" file01)
  (princ "   X1. Y0.\n" file01)
)

(defun pOutLile()
  (setq pxs(rtos xp 2 3) pzs(rtos zp 2 3))
  (setq pxl(strlen pxs)  pzl(strlen pzs))
  (setq pxn(- 7 pxl)  pzn(- 7 pzl))
  (princ "G1 X" file01)
  (princ pxs file01)
  (repeat pxn (princ " " file01))
  (if (= brk 1)
     (princ "\n" file01) )
  (princ " " file01)
  (princ "Z" file01)
  (princ pzs file01)
  (princ "\n" file01)
)
(defun pOutArc()
  (setq pxs(rtos xp 2 3) prs(rtos rp 2 3))
  (setq pxl(strlen pxs)  prl(strlen prs))
  (setq pxn(- 7 pxl)  prn(- 7 pzl))
  (princ "G2 X" file01)
  (princ pxs file01)
  (repeat pxn (princ " " file01))
  (princ " " file01)
  (princ "R" file01)
  (princ prs file01)
  (princ "\n" file01)
)


銑削方中球的刀具路徑模擬
將AutoLisp產出的CNC程式，用FGcam讀入，便可得到下列的刀具路徑，然後一估加工時間，嚇了一跳，居然要12分鐘，原來精車時，每隔1.2度銑一圈，會是這麼耗時。


將AutoLisp產出的CNC程式，也可用Mastercam讀入，轉成刀具路徑後(NCI)，也可預估加工時間，如下圖所示，不過在Mastercam下所估的加工時間是 14分鐘，如下圖所示。
標籤：

留言

張貼留言

這個網誌中的熱門文章

管牙PT

文章日期：2009-07-12 23:08 本文旨在講解 PT錐度管牙 常見的標準的管牙規範計有:  NPT ， NPTF ，NPS ， PS ，PF ， PT.. ，前3者有N開頭的是美國標準的管牙 ，牙角(又稱螺紋角)60度 ，後面這3者則是英國標準的管牙 ，牙角55度 ，這些代號裡面的T意指Taper ，也就是錐度牙 。 不論是PT還是NPT，他們的錐度值都是1/16， 換算成角度值是 2*tan-1(0.5/16)=3.57982度 = 3度34分47.356秒， 3.57982度為什麼等於3度34分47.356分呢? 這是因為角度的單位換算是六十進位，3.5798212度後面的小數點0.5798212"度"要換算成""分"時，0.5798212度 = 0.57982*60分 = 34.789273分 ，而34.789273分後面的小數點0.789273分要換算成秒, 則0.789273*60秒 = 47.356秒。 此外，切記在車削錐牙時得採半錐角，也就是1度47分23.7秒。 NPT （美制管用推拔螺紋） 制定在 ANSI 規格中，稱為美國標準管用推拔螺紋，有外螺紋與內螺紋。 NPT 外螺紋不但對 NPT 內螺紋配合，有時也配合 NPSC ，這點類似 PT 。螺紋峰與根切成同形，又因公差大，餘隙、緊密兩種配合都可用。如用潤滑劑，則變成耐密用，耐密用者另有稱為乾封閉之如 NPTF,NPSF 等付有 F 之一群。 NPTF （美制管用耐密推拔螺紋） NPTF 外螺紋，像 PT.NPT 有時也配合 NPSF.NPSI （都是內螺紋）。因這種螺紋都是峯尖、根淺，峯不是密接於根就是食進，可防止在此部分變成螺旋狀間隙，這是前述耐密性之理由。 PT( 英制管用推拔螺紋 ) 以前是使用面直角的螺紋峯，現在將規格統一為軸直角者。 JIS 定為耐密用而組合外螺紋和內螺紋。 PT 外螺紋除了配合 PT 內螺紋，有時也配合 PS 。 PS ( 英制管用推拔螺紋用平行內螺紋   ─   耐密用 )     屬於 JIS 內 PT 的規格，舊 JIS 裏 PS 牙的外螺紋已被取消，配合的外螺紋現規定要用 PT 。 PF( 英制管用平行螺紋 ...
4 則留言
閱讀完整內容

G76車牙

文章日期：2008-10-10 00:02 工具機若使用 Fanuc 控制器，車牙轉速有一個先天上的限制： S × P ＜ 4000 請參考 車牙的 NC 碼計有 G32 、 G92 、 G76 三種 ( 使用方法 這三個指令中，手寫 G92 一般是直進式切削，牙刀的兩刃皆受力，直進式切削 ，每刀吃深不多，以免造成牙面粗糙，反觀 G76 則是斜進式單邊車削 ，可以有較大的進刀深度 ， 寫法也簡短方便廣受採用，不論多大的牙， G76 只要兩個單節就可解決了。 由於 G76 有單邊切削的效果，廣受學校或職訓單位的喜愛，如下圖所示。         Fanuc0T系列控制器之G76 格式如下 : 指令說明 (m) ： 精車次數。 (r) ： 車牙末端 拔刀時留下的不完全牙長度(倍率)。 (a) ：牙刀之角度，可選擇 80 °、 60 °、 55 °、 30 °、 29 °、 0 °等角度。 Q( △ dmin) ：最小進刀深度。 R(d) ：精車預留量。 X(u) ：螺紋程式終點的 X 軸方向座標。 Z(w) ：螺紋程式終點的 Z 軸方向座標。 R(i) ：螺紋部份的半徑差，如果 I=0 可作一般直線螺紋車削。 P(k) ：螺紋高度即牙深度， K 為正值在 X 軸方向用半徑值指定。 Q( △ d) ：第一次螺紋的切削深度，用半徑值指定。 F(l) ：螺紋的導程，與 G32 相同。 以M20X2.5外螺紋為例 ， 常見的寫法如下 : G76 P01 00 60 Q40 R0.02 G76 X16.933 Z-10.0  P1533    Q500   F2.5 1. G76第一行的 P01 00 60 ，這01表示最後精車時只車一刀精車， 00 表示車牙最後拔刀時不留倒角 ，此所謂之倒角是 不完全牙之意 ，亦即因拔刀而在工件上留下牙深較淺的牙 ，Fanuc的拔刀精度是0.1倍的導程 ， 若是此值改成10，則表示拔刀時在軸向會留下一倍導程長度的不完全牙，這一倍就是指導程2.5的一倍，也就是不完全牙會有2.5mm那麼長， 60 ...
28 則留言
閱讀完整內容

G70-G76

文章日期：2008-10-12 23:01   G71的使用法及優點 G71名稱為 : Z軸向粗車削循環，它可說是Fanuc最強大的形狀車削指令，幾乎所有手寫走刀式CNC車床程式的人都會用到它，使用時只要在指定的前後某兩個Nxxxx單節之間，輸入工件的車削範圍，就可將此車削範圍內的材料全部粗車去除，並且合併著G70使用，僅僅一行單節就完成精車部位    以Fanuc0T系列為例，它的寫法如下： G71 U2.5 R0.5 G71 P10 Q20 U0.3 W0.1 F0.3 N10 …… …(車削範圍)….…… N20 ………………. 第一行的G71的U2.5是指每次進刀(單邊)2.5mm，R0.5是指退刀高度，第二行的G71的P10是指車削範圍的起始單節編號為10，所以在G71之後可以看到N10….，而Q20是指車削範圍的終止單節編號為20，所以在N10及車削範圍單節之後，就可以看到N20，至於第二行的U0.3 W0.1，是指粗車指定的車削範圍之後，工件表面餘留的精車量，U0.3是指X軸向精車的預留量(雙邊)為0.3mm，如果車內徑，此值就設為負值，W0.1是指Z軸向精車的預留量為0.1mm。 第二行的F0.3，即車床會以F0.3為粗車之進給速率，若車削範圍內出現F，則會改以此新出現之F當進給速率。 如果G71包含之車削範圍就是精車範圍，則可使用G70， 其做法是將精車刀定位到與G71同樣的出發點之後，再呼叫G70即可， 只要一個單節就可以完成精車，不用再把精車路徑重寫一遍，相當好用， G70寫法如下 : G70 P10 Q20 F0.1( 要記得G70的P...Q..要與G71的P...Q..一樣才行。) G70後面若加寫F0.1，則便以F0.1為精車之進給速率，否則便以存留之F(譬如說上一刀所使用之F)當進給速率，車削範圍內若出現F，則以此新出現之F當進給速率。 G71的缺點 1.對於Fanuc0T的控制器來說，外徑工件，其直徑只能越來越大，不能有大的凹槽(直徑變小)的情況，否則會過切，而對於於內徑來說，其直徑只能越來越小，且不能有大的凹槽(直徑變大)的情況，否則會過切，以下圖為例，需將工件G71區拆解出來。 ...
張貼留言
閱讀完整內容