基于FANUC系統變量程序在數控銑削球面體中的應用

袁名偉，顧其俊

(1.天津大學，天津300222;2.浙江機電職業技術學院，浙江 杭州310053)

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

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，切削深度和進給量選擇較大。

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

1.2 球體加工的進刀軌跡

通常采用若干水平圓截面球所形成的同心圓來完成軌跡運行。

在z向的進刀控制上有從上向下進刀和從下向上進刀兩種方式，一般應使用從下向上進刀來完成加工，此時主要利用銑刀側刃切削，表面品質較好，端刃磨損較小，同時切削力將刀具向外側方向推的趨勢，不容易產生過切，有利于控制加工尺寸，但當加工的球體較大時，根據毛坯量的大小，分層去除余量，有利保證刀具使用壽命。

圖1 粗精銑刀具

1)軌跡點的計算

先根據零件允許的加工誤差和表面粗糙度，確定合理的z向進刀量，再根據給定加工深度z，計算加工圓的半徑，即：r=sqrt［R2－z2］，但走刀次數較多。再根據圖樣要求的精度，確定兩相鄰切削點相對球心的角度增量，再計算切削點的r和z值，即z=R×sinθ，r=R×cosθ，如圖2所示。

2)切削軌跡的處理

對立銑刀加工，在加工曲面時，是刀具刀尖在切削，當刀具進行圓弧插補時，其刀具中心運動軌跡位置適時變化，最大相差一個刀具半徑。

對使用球頭刀加工，曲面加工是球刃完成的，其刀具中心是球體的同心球體，實際刀心半徑大于球面體一個刀具半徑。

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。為對刀方便，宏程序編程零點在球體最高點處，采用從下向上進刀方式。立銑刀加工變量程序號為O2，球刀加工變量程序號O3。

圖3 外球面體參數

2.1 主程序及宏程序調用參數

2.2 變量程序(子程序)

3 內球面體加工程序與工藝

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

圖4 內球面體參數

4 結論

數控變量程序的編寫雖是數控制造中的一個難點，要求編程人員有一定的數學和工藝分析能力，但能大大地簡化程序。在刀具選擇和切削軌跡的設定應考慮切削力的方向、刀具磨損、刀具材料、切削用量和切削步長等因素，這樣才能精確對零件進行制造加工。

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