在數控車床上進行拋物線的加工通用方法研究

候俊　黃曉萍

摘要：宏指令在數控加工中的應用越發(fā)廣泛，以FANUCoiTC和SIEMENS802D系統為例，簡單介紹拋物線的粗精加工的兩種方法

關鍵詞：數控車床；拋物線；兩種系統；宏程序；粗精加工

1.宏程序的功能

數控車床手工編程遇到曲線圓弧連接時大多都需要手工算出節(jié)點的坐標值，手工計算的工作量較大，也易出錯。宏程序可以使程序簡化，借助宏程序的特點，方便地實現循環(huán)程序設計。且該程序能應用于同類型圖形的零件，通用性、靈活性強。

2.加工實例

2.1分析圖紙

已知拋物線方程是Z= ?X2/20，拋物線的原點為工件坐標系的原點，在零件右端面回轉中心上，可以采用線段逼近的方式進行程序的編制。

2.2 利用FANUC中G73循環(huán)或SIEMENS中的CYCLE95循環(huán)結合宏程序對該零件進行粗、精加工

數控車床加工材料為圓柱棒料，材料為45#，由于切削余量較大，不能進行一次走刀完成加工，故利用輪廓仿形粗車復合循環(huán)指令G73或CYCLE95循環(huán)與宏指令程序相結合的方式來加工，把拋物線的輪廓宏程序作為精車輪廓，編寫在粗車循環(huán)內加工進行線段逼近的車削方法。選用35°精加工車刀進行粗精加工，從而避免刀具后角對已加工表面的干涉。

（1）加工分析，如圖所示，毛坯為Ф62mm，材料為45#鋼棒，根據方程Z=?X2/20，以X為自變量，Z坐標為變量，用任意一點X的值來表示Z的值，當X每增加一個ΔX，取一個0.5。用局部變量#1，#2，#3來編程，#1為拋物線上任一點X的坐標，且初始為工件原點0，#2為拋物線實際終點的X坐標，為60/2=30，#3為Z坐標，#3= -#1*#1/20，該圖中可知拋物線原點與工件原點重合，故無須偏移坐標系。利用條件跳轉語句[IF…GOTO]和直線插補G01，每走一刀將X值增加一個ΔX，直到X等于30，加工結束。

（2）FANUC程序

O1111；

M03S800T0101；

G00X62Z2M08；

G73U30W0.1R6；（粗車，圖1-2）

G73P10Q30U0.5W0.1F0.1；

N10G42G00X0；，

G01Z0；

#1=0；

#2=30；

N20#3= ?#1*#1/20；

G01X[#1*2]Z[#3]；

#1=#1+0.5；

IF[#1LE#3]GOTO20；

G01Z?60；

X60；

N30G40G00X62；

G70P10Q30S1200F0.08；

M30；

（3）SIEMENS程序

根據方程Z=?X2/20，以R1為Z的自變量，R2為終點Z值，R3為X變量值，R4定義為Z向步距0.3。

AA01.MPF

M03S600T1D1F0.2

G00X62Z2

CYCLE95（AA02，……）

……

AA02.SPF

R1=0

R2=45

R4=0.3

G42G00X0

G01Z0F0.1

MA1：R3=SQRT（R1*20）

G01X=2*R3Z=R1+R4F0.1

R1=R1+0.3

IF R1<=R2 GOTOB MA1

M17

2.3 單獨宏程序進行精加工

由于使用G73指令加工時，空切路徑比較多，為提高加工效率，下面利用[WHILE…DO]語句和[IF…THEN]語句編寫粗精加工程序，在粗加工中，#1為X坐標的自變量，初始值為60/2，終點坐標為0，ΔX為X方向步距值，設為1.5，#2為計算的Z變量，按照拋物線的方程，#2=#1*#1/30，。利用循環(huán)語句和G1直線插補指令，每走一刀X減小1.5mm，退刀1mm，Z方向留0.5mm的精加工余量，直到X=0，完成拋物線的粗加工，加工過程如同G71循環(huán)加工類型。

在精加工時，#5為X自變量，初始值為0，終點坐標為拋物線的最大值30，#6為計算的Z變量，如#2，利用循環(huán)語句和G01直線插補，使X（#5）每增加一個步距值ΔX（0.1mm）直到X終點坐標30，完成拋物線的精加工，如同G70精加工類型。

（1）FANUC程序

O1112；（粗車）

M03S800T0101；

G00X62Z2M08；

#1=30；

WHILE[#1GT0]DO1；

#1=#1-1.5；

IF[#1LT0]THEN#1=0；

#2=[#1*#1/30]；

G01X[2*#1]F0.1；

G01Z[?#2+0.5]；

G01U1；

G0Z2；

END1；

N20；（精車）

M03S1200T0101；

G00X0Z2M08；

#5=0；

WHILE[#5LE30]DO2；

#6=[#5*#5/30]；

G01G42X[2*#5]z[?#6]；

#5=#5+0.1；

END2；

M30；

（2）SIEMENS程序

將AA02改為主程序，

AA03.MPF

M03S800T1D1F0.2

G00X0Z5

G01Z0

R1=0

R2=45

R4=0.3

G42G00X0

G01Z0F0.1

MA1：R3=SQRT（R1*20）

G01X=2*R3 Z=R1+R4 F0.1

R1=R1+0.01

IF R1<=R2 GOTOB MA1

……

3.技術探討

對于FANUC系統來說，兩種加工方法的比較，第一種方法編程步驟少，但G73加工時空刀路徑比較多，加工時間較長，生產效率不高。第二種方法有效的提高效率，避免了G73加工時的空刀現象，大大縮短了加工時間，不足的是編程步驟比較多。而對于SIEMENS系統來說方法簡單直接，也便于初學者能更快的掌握，這類方法在橢圓，雙曲線等非圓方程的曲線加工上也能適用。

參考文獻：

[1]李峰.高級數控宏程序教程.北京.化學工業(yè)出版社，2010.3

[2]顧雪艷.數控加工編程操作技巧與禁忌.北京.機械工業(yè)出版社，2007