宏程序的復(fù)雜橢圓凸臺(tái)零件的數(shù)控加工范文

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摘要：采用用戶宏程序加工二維非圓曲線輪廓，并結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)提供的坐標(biāo)平移、子程序等編程指令可以減少繁瑣的數(shù)值計(jì)算和簡化編程，以復(fù)雜橢圓曲線輪廓的數(shù)控銑削加工為例，分析研究公式曲線的編程思路和自變量的確定，在FANUC系統(tǒng)中編寫其加工程序，并利用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件校驗(yàn)程序。

關(guān)鍵詞：宏程序；非圓曲線輪廓；FANUC系統(tǒng)；數(shù)控仿真

0引言

在數(shù)控編程中通常會(huì)遇到非圓公式曲線輪廓的編程加工，而FANUC數(shù)控系統(tǒng)并沒有提供現(xiàn)成的指令來編寫此類零件的加工程序，因此在手工編程中，需要利用系統(tǒng)提供的宏程序指令，采用擬合的思路來完成，即在公式曲線上選取若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，再將這些節(jié)點(diǎn)用直線或者圓弧兩兩首尾相連，用若干段直線或圓弧去擬合逼近公式曲線輪廓。常用的擬合逼近方法有等間距直線法、等弦長直線法、等誤差直線法和圓弧逼近法[1]。在手工編程中，一般采用等間距直線逼近法。

1宏程序功能

宏程序?yàn)槭止ぞ帉懝角€輪廓的加工程序提供可能，并使程序更加簡潔、通用性更強(qiáng)。作為數(shù)控編程指令的重要補(bǔ)充，宏程序具備計(jì)算機(jī)高級(jí)語言的特點(diǎn)，應(yīng)用靈活、簡練易懂，可以完成一般編程指令不能完成的功能，并實(shí)現(xiàn)參數(shù)化編程。同時(shí)，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)還提供了坐標(biāo)系平移、旋轉(zhuǎn)、子程序等簡化編程的指令，在編制各種復(fù)雜的零件加工程序時(shí)，使用簡化編程的指令可以減少復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算[2]。

2橢圓曲線輪廓的宏程序編制

圖1為帶橢圓輪廓的凸臺(tái)零件，凸臺(tái)高度為5mm，下面以該零件為例，說明宏程序在數(shù)控銑削公式曲線輪廓零件中的應(yīng)用。

2.1編程分析

選用準(zhǔn)16立銑刀銑削零件的外輪廓，以工件上表面的中心點(diǎn)即O點(diǎn)作為編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)，外輪廓高度為5mm，采用分層銑削，每層銑削1mm，銑削5次，可將單層外輪廓的銑削編成1個(gè)子程序，在主程序中調(diào)用該子程序即可。橢圓外輪廓加工采用等間距直線逼近法，利用宏程序編寫其加工程序。橢圓有標(biāo)準(zhǔn)方程和參數(shù)方程兩種數(shù)學(xué)公式，本例以標(biāo)準(zhǔn)方程來編寫橢圓輪廓的加工程序。

2.2編寫橢圓輪廓加工程序

因編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)O與橢圓中心點(diǎn)O′不重合，需要將橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程進(jìn)行平移才能得到實(shí)際的橢圓方程。在編寫橢圓輪廓程序時(shí)可以先使用坐標(biāo)系平移指令，將編程坐標(biāo)系原點(diǎn)平移至O′點(diǎn)，在坐標(biāo)系X′O′Y′中，橢圓的方程則為X′2202+Y′2352=1。a、b、c、d四個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)可以利用CAD繪圖軟件查詢得到，分別為（-28.345，15），（-14.965，23.22），（-10.437，-29.856），（-17.014，-37）。通常選取單調(diào)的變量作為自變量，橢圓bc段在X′軸和Y′軸上的值均不單調(diào)，橢圓程序需要分段編寫，分段越多，程序則越長。若以X′軸作為自變量，需要分成兩段編寫，即bj段和jc段。若以Y′軸作為自變量，則需要分成三段編寫，即bi段、ik段和kc段。以分段少為原則，下面以X′軸作為自變量，將橢圓方程變化為。其中以#1代表X′值，#2代表Y′值，宏程序中的方程應(yīng)寫為#2=35*SQRT[1-#1*#1/[20*20]]或#2=-35*SQRT[1-#1*#1/[20*20]]，正負(fù)號(hào)應(yīng)根據(jù)橢圓弧所在坐標(biāo)系X′O′Y′中的象限選擇，在第一、二象限取正號(hào)，在第三、四象限取負(fù)號(hào)。橢圓輪廓的宏程序編程步驟如下：①給自變量X′賦初始值；②代入橢圓公式計(jì)算Y′坐標(biāo)變量；③直線插補(bǔ)至當(dāng)前點(diǎn)（X′，Y′）；④自變量X′遞增或遞減一個(gè)步長；⑤判斷自變量X′是否出界，若沒有出界，則返回步驟②執(zhí)行，若出界，則橢圓輪廓加工完畢[3]。編寫橢圓輪廓的加工程序如下：O1011；（主程序名）T01M06；G54G90G40G64G0Z100；M3S1000；M8；X-85Y0；（下刀點(diǎn)）Z5；G1Z0F200；M98P51100；（調(diào)用子程序O1100）G0Z100；M9；M5；M30；O1100；（子程序名）G91G1Z-1F300；（下刀2mm）G90G41X-55F120D1；（建立刀具半徑補(bǔ)償）Y28；G2X-47Y40R12；G1X-35；G2X-23Y28R12；G1Y15；G3X-13Y5R10；G52X40Y-10；（平移編程坐標(biāo)系原點(diǎn)O至O′點(diǎn)）G1X-28.345；（切削至a點(diǎn)）G3X-14.965Y23.22R15；（切削至b點(diǎn)）#1=-14.965；（切削橢圓bj段，給自變量X′賦初值）N15#2=35*SQRT[1-#1*#1/[20*20]]；（代入公式計(jì)算Y′值）G1X#1Y#2；（直線插補(bǔ)至當(dāng)前點(diǎn)）#1=#1+0.3；（自變量X′增加一個(gè)步長）IF[#1LE20]GOTO15；（若自變量X′沒出界，計(jì)算下一個(gè)點(diǎn)的Y′坐標(biāo)）#1=20；（切削橢圓jc段）N25#2=-35*SQRT[1-#1*#1/[20*20]]；G1X#1Y#2；#1=#1-0.3；IF[#1GE-10.437]GOTO25；G3X-17.014Y-27R9；（切削至d點(diǎn)）G1X-55；（切削至e點(diǎn)）G3X-61.207Y-29.483R9；（切削至f點(diǎn)）G52X0Y0；（取消坐標(biāo)系平移）G2X-55Y-25R20；G1Y0；G40X-85；（返回下刀點(diǎn)，并取消刀具半徑補(bǔ)償）M99；只需要對(duì)主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和刀具半徑補(bǔ)償值作相應(yīng)的設(shè)置就可以利用該程序進(jìn)行零件的粗加工、半精加工及精加工。

3仿真校驗(yàn)

采用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件仿真校驗(yàn)該零件橢圓外輪廓的加工程序。①設(shè)置毛坯尺寸為148×118×24mm。②選擇刀具。選擇立銑刀，并設(shè)置刀具半徑為16mm，完成對(duì)刀操作。③調(diào)用程序。將橢圓輪廓加工的主程序和子程序分別輸入到兩個(gè)記事本文件中并保存，再從仿真軟件中調(diào)用兩個(gè)文件即可。輸入子程序名時(shí)應(yīng)注意與主程序中“M98P51100”的名字保持一致。④設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償值。在仿真軟件刀補(bǔ)頁面相對(duì)應(yīng)的刀號(hào)上輸入所使用刀具的半徑補(bǔ)償值為16。⑤自動(dòng)加工。調(diào)出橢圓輪廓加工的主程序，將光標(biāo)移至程序開始處，運(yùn)行程序，并通過手輪或者增大刀具半徑補(bǔ)償值的方式去除余量。最終仿真結(jié)果如圖2所示。凸臺(tái)輪廓與零件圖相符，說明編程軌跡沒有問題。但在實(shí)際加工過程中，需要注意加工參數(shù)的調(diào)整。

4結(jié)束語

編程中的曲線輪廓公式需要根據(jù)編程坐標(biāo)系和零件的尺寸進(jìn)行相應(yīng)的變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等，找到曲線的公式是編寫宏程序的關(guān)鍵。另外，合理選擇自變量能夠簡化編程，盡量選擇單調(diào)變化的變量作為自變量，若自變量不單調(diào)，曲線輪廓?jiǎng)t需要分段編程，曲線分段越多，程序則復(fù)雜。利用直線插補(bǔ)擬合的編程方法同樣適用于其他二維非圓曲線輪廓的編程加工。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓鴻鑾.FANUC數(shù)控銑床和加工中心工藝與編程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2016：116-127.

[2]霍蘇萍，張?jiān)聵?宏程序在數(shù)控加工的應(yīng)用分析[J].煤礦機(jī)械，2007，28（9）：121-123.

[3]吳新淼.基于直線逼近的曲線插補(bǔ)算法研究[J].機(jī)械工程師，2015（8）：72-73.

作者：丁艷 單位：柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院