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循環或SIEMENS中的CYCLE95循環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指令G73或CYCLE95循環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.機械工業出版社，2007