基于FANUC系統(tǒng)變量程序在數(shù)控銑削球面體中的應(yīng)用

袁名偉，顧其俊

(1.天津大學(xué)，天津300222;2.浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州310053)

數(shù)控銑削加工程序的編寫，一般指定G代碼進(jìn)行直線、圓弧插補(bǔ)進(jìn)行位移完成加工，直接使用數(shù)字和地址符確定移動(dòng)坐標(biāo)值，而在用戶變量程序中，數(shù)字值可直接指定也可使用變量號(hào)(稱宏變量)，分為局部變量和全局變量。當(dāng)采用宏變量時(shí)，其值可在程序中修改或利用MDI面板操作進(jìn)行修改。當(dāng)使用宏變量時(shí)，通常采用變量號(hào)“#”，任何直接G代碼程序都可用變量程序來(lái)完成。

1 球面體加工工藝分析

1.1 球體加工使用刀具的選擇

球體加工一般分粗加工和精加工，精粗加工可以使用鍵槽銑刀或立銑刀，也可以使用球頭銑刀，切削深度和進(jìn)給量選擇較大。

精加工應(yīng)使用球頭銑刀，為保證表面粗糙度，切削深度和進(jìn)給量選擇較小，一般＜0.08 mm，有利于保證表面品質(zhì)和尺寸精度，圖1所示為粗精銑刀具的切削狀態(tài)。

1.2 球體加工的進(jìn)刀軌跡

通常采用若干水平圓截面球所形成的同心圓來(lái)完成軌跡運(yùn)行。

在z向的進(jìn)刀控制上有從上向下進(jìn)刀和從下向上進(jìn)刀兩種方式，一般應(yīng)使用從下向上進(jìn)刀來(lái)完成加工，此時(shí)主要利用銑刀側(cè)刃切削，表面品質(zhì)較好，端刃磨損較小，同時(shí)切削力將刀具向外側(cè)方向推的趨勢(shì)，不容易產(chǎn)生過(guò)切，有利于控制加工尺寸，但當(dāng)加工的球體較大時(shí)，根據(jù)毛坯量的大小，分層去除余量，有利保證刀具使用壽命。

圖1 粗精銑刀具

1)軌跡點(diǎn)的計(jì)算

先根據(jù)零件允許的加工誤差和表面粗糙度，確定合理的z向進(jìn)刀量，再根據(jù)給定加工深度z，計(jì)算加工圓的半徑，即：r=sqrt［R2－z2］，但走刀次數(shù)較多。再根據(jù)圖樣要求的精度，確定兩相鄰切削點(diǎn)相對(duì)球心的角度增量，再計(jì)算切削點(diǎn)的r和z值，即z=R×sinθ，r=R×cosθ，如圖2所示。

2)切削軌跡的處理

對(duì)立銑刀加工，在加工曲面時(shí)，是刀具刀尖在切削，當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)行圓弧插補(bǔ)時(shí)，其刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡位置適時(shí)變化，最大相差一個(gè)刀具半徑。

對(duì)使用球頭刀加工，曲面加工是球刃完成的，其刀具中心是球體的同心球體，實(shí)際刀心半徑大于球面體一個(gè)刀具半徑。

圖2 銑削方式

2 外球面體的程序與工藝

圖3所示為外球體。為對(duì)刀方便，宏程序編程零點(diǎn)在球體最高點(diǎn)處，采用從下向上進(jìn)刀方式。立銑刀加工變量程序號(hào)為O2，球刀加工變量程序號(hào)O3。

圖3 外球面體參數(shù)

2.1 主程序及宏程序調(diào)用參數(shù)

2.2 變量程序(子程序)

3 內(nèi)球面體加工程序與工藝

圖4所示為內(nèi)球面體。一般選擇程序編程零點(diǎn)在球面體z向中心，采用從下向上進(jìn)刀方式，也需利用刀具偏置進(jìn)行分層切削。其主程序與凸球面體類似，變量程序調(diào)用參數(shù)相同。立銑刀加工宏程序號(hào)O4，球刀加工宏程序號(hào)O5。

圖4 內(nèi)球面體參數(shù)

4 結(jié)論

數(shù)控變量程序的編寫雖是數(shù)控制造中的一個(gè)難點(diǎn)，要求編程人員有一定的數(shù)學(xué)和工藝分析能力，但能大大地簡(jiǎn)化程序。在刀具選擇和切削軌跡的設(shè)定應(yīng)考慮切削力的方向、刀具磨損、刀具材料、切削用量和切削步長(zhǎng)等因素，這樣才能精確對(duì)零件進(jìn)行制造加工。

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