數控機床按其功能分為二軸聯動、三軸聯動、五軸聯動等，能否在現有的二軸聯動數控機床上加工完成需三軸聯動加工的球面曲線，通過實踐證明是完全可以的。例如：我廠生產的T6920A銑鏜床中有一種零件叫做安全接合子座，這個零件上有12-球面曲線就是需要三軸聯動數控機床加工的，其結構如圖1。圖中B-B、C-C是需三軸聯動完成的12-球面曲線。因工廠條件有限，這種零件又是小批量生產，如果外協加工每個零件需要幾千塊錢費用，為此我們采用我廠生產的XK5040二軸聯動數控立銑，通過編制兩軸半聯動加工程序完成12-球面曲線的加工。
圖一
1 球面曲線計算的基本原理
采用直線逼近圓弧的方法，將X、Y方向的圓弧插補劃分為每間隔0.05°一段小直線，劃分方法為，根據B-B展開圖所給出的條件，利用CAD作圖很容易求出從圓心到端點的弧長圖中AB間距離，在根據已知條件弧長、半徑求出每段曲線所夾的圓心角q，這樣就可以將X、Y方向的圓弧劃分每間隔0.05°一段密集的小直線了，這些小直線端點的位置坐標通過三角函數及計算機輔助設計很容易求出，并且只需求出一個球面曲線，其它11個可采用坐標旋轉的方法求出，這些密集的小直線經過直線插補后，便形成了一段圓弧曲線，在將Z軸深度控制按照同樣的方法，既X、Y方向每間隔0.05°運行一段小直線后Z軸向上運動0.05mm，便可完成C-C視圖要求。 計算公式如下： X=Rcosq Y=Rsinq 旋轉公式為： X=X'cosq-Y'sinq Y=X'sinq+Y'cosq
式中：X'——在旋轉坐標系下的X值 q——AB弧長所對應的圓心角 Y'——在旋轉坐標系下的Y值 R——AB弧半徑
2 球面曲線的加工程序
- 選擇R4.7H9球型立銑刀。
- 球面曲線的計算。
- 工件坐標系設定在工件圓心上，Z軸O點設在B-B展開圖5.5+0.1尺寸下面。
- 數控NC代碼的自動生成。應用計算機輔助設計，采用C語言編制計算程序，并將其自動轉換為具體數控機床所需要的數控代碼(本系統的數控代碼適用于FANUC 0M系統及FANUC 3M-A系統)，自動生成NC代碼，加工程序框圖見圖2。
圖二
3 小結
采用此方法加工的12-球面曲線，經有關方面的檢測證明球面曲線粗糙度、曲面結構完全符合設計圖紙要求，實踐證明采用二軸聯動可以實現需三軸聯動完成的工件加工，它既保證了產品的質量、還為工廠節約了大量的資金。
