宏程序數控銑削凸臺技巧及數控教學應用

摘要：文章通過對凸臺類零件數控銑削各種加工工藝的分析比較，以FANUC-0i數控系統為例，利用宏程序的編程方法去實現加工，提出編制技巧并應用于數控教學，對提高學生技能水平和知識水平有較大的促進作用，為數控后續教學打下較為扎實的基礎。

關鍵詞：宏程序；數控銑削；凸臺類零件；數控教學；FANUC-0i數控系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG659 文章編號：1009-2374（2015）15-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.026

在數控銑削加工中，平面類零件加工是學生銑床操作加工的基礎，以平面類零件加工為基礎，學生的技能知識編程水平需要通過更為復雜的零件加工去提高，從而為達到技師水平而做必要的準備。同時在數控銑床加工中，凸臺類零件的加工是此類零件的典型，對于凸臺類零件加工方法有很多，可以采用循環指令，也可以單線一步步完成，可以利用軟件建模自動生成程序，還可以采用宏程序進行變量編程加工。用宏程序可以提高加工效率，達到預期的效果，本文就宏程序在數控銑削凸臺的應用為例，歸納總結出宏程序在解決復雜零件加工的編程技巧，同時體現在數控教學的應用中。

1 凸臺零件分析

針對典型凸臺零件展開分析，零件主要由凸臺、凹槽、外輪廓和孔組成，孔表面的加工方法有鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔及光加工方法選擇原則。平面輪廓常采用的加工方法有數控銑、線切割及磨削等可采用粗銑-精銑方案。凸臺部分利用數控宏程序進行加工，選擇以上方法完全可以保證尺寸、形狀精度和表面粗糙度要求。典型零件圖如圖1所示：

圖1

此典型零件本文分析的主要是凸臺圓弧的加工，其他的加工可以采用數控銑床的常用平面類零件的加工方法來實現，對于圓弧面的加工采用之前的方法已無法正常實現，所以在此特正面上采用宏程序的編制方法來實現。

2 凸臺零件工藝分析

針對典型零件的情況分析，對零件的毛坯選擇、刀具選擇、切削用量進行逐一的分析，這里不作重點解釋，主要情況如下：材料選擇為45號鋼，刀具采用硬質合金銑刀，選擇切削用量的原則是：粗加工時，以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本，加工參數的確定取決于操作人員的實際工作經驗、工件要求的加工精度以及其表面質量、工件的材料性質、刀具的種類以及刀具形狀、銑刀的剛性等許多因素，夾具選用機用平口鉗，主要工藝表格如表1：

表1

工序號 刀具號 刀具名稱 刀具作用

1 T01 Φ120平面銑刀 加工平面，控制零件高度

2 T02 Φ10鍵槽刀 零件凹槽，正面凸臺，粗銑Φ20孔，Φ26孔，外輪廓

3 T03 Φ3中心鉆 加工定位孔

4 T04 Φ9.7鉆頭 鉆削基本孔

5 T05 Φ10鉸刀 加工Φ100+0.015的孔

6 T06 Φ20鉸刀 加工Φ200+0.007的孔

7 T07 螺紋銑刀 加工M28X1.5螺紋

3 宏程序編程分析

采用的主要技巧是宏程序分層法銑削凸臺，針對如圖2圓弧段，現將銑削凸臺的宏程序主程序示范如下：

圖2

G1 Z-13 F500； 刀具降至加工點

#1=0； 銑削第一段凸臺圓角度賦值

WHILE [#1 LE 89.9] DO1； 條件判斷，當#1小于等于89.9°時執行循環1

#3=3*SIN[#1]； 計算X，Y軸變量坐標值

#5=10+[#3]； 計算Z軸坐標值

G1 Z-#5 F80； 循環一次后Z軸上抬的高度

G1 G41 X#4 YO D1 F1000； 建立刀補

G2 I-#4；

#1=#1+0.5 角度遞增

END 1； 循環1結束

#6=4.888； 第二段圓弧角度賦值

WHILE [#6 LE 15.094] DO2 當#6小于等于15.094°時執行循環2

#8=69.298-200*SIN[#6]； 計算X軸坐標值

#9=189.488-200*COS[#6]； 計算Y軸坐標值

G1 Z#9 F80；

G1 X#8 YO F1000；

#6=#6+0.2；

END 2； 循環2結束

#12=15.094 第三段角度賦值

WHILE[#12 LE 90]DO1； 當#12小于等于90°時執行循環3

#13=3*SIN[#12]+15； 計算X軸坐標值

#14=3*COS[#12]+10； 計算Y軸坐標值

G1 Z#14 F80；

G1 X#13 YO F1000；

#12=#12+0.5；

END 3； 循環3結束

以上程序基于FANUC-0i系統的數控銑床編寫，編程技巧主要體現如下三點：（1）三段圓弧必須能夠相切，可以通過圓弧段的條件角度控制；（2）銑削第二段圓弧時遞增角度不宜太大，否則圓弧臺階較大，可選擇較小的角度，以保證銑削出較小臺階的圓弧段；（3）切入方法可以使用直線切入切出，也可以使用圓弧切入切出，但圓弧切入切出需多次建立和取消刀補，且對此圓弧段編程太過于繁瑣，所以采用直線切入切出方式，只需要建立一次刀補，刀補可以在刀具返回起刀點時取消，此方法可以提高加工效率。

4 教學應用

針對典型凸臺零件加工的過程中，加工方法有多種多樣，學生在學習的過程中可以多種方法都進行比較試做，主要有如下方法：（1）采用M98循環指令：偏置量采用每圈0.5毫米，重點計算出總共需要多少次循環和嵌套，學生在體驗過程中明顯發現，編寫循環指令比較復雜，而且特別容易計算出錯，在運行中也容易引起系統報警，在這個過程中，可以和學生提出，其實循環指令的應用原理與宏程序是一致的，只不過宏程序體現在自動計算很強大，無需像M98指令需要人為的計算相關節點等；（2）采用軟件進行自動編程：自動編程首先需要進行建模，對操作者的軟件操作能力有一定的要求，建模完成還需進行系統匹配，對刀點確立，在大批量的生產當中優勢是相當巨大的，只不過在手工編程中，宏程序體現的硬實力是基礎，有了宏程序的基礎，再加上軟件的編程能力，學生的技能知識水平也是質的飛躍，而軟件自動生成程序是單線一步步的程序，是相當長的程序，如若出現差錯，檢查起來非常費力；（3）體驗競賽教學：在教學過程中，讓學生在各個機床上采用課堂內競賽的方式，讓學生多體驗各種方法，并在自己的操作中提高認識，在各種方法的體驗比賽中獲得技巧，從而達到融會貫通。讓學生之間互相交流，老師在旁指導，并不需要肯定某些方法，更不需要對學生采用手把手的教學方式，學生在實踐中獲取技能才是最好的方法，宏程序的編寫操作在此類方法中會讓學生有很大的提升。

5 結語

本文通過對典型凸球面類零件數控銑削加工技巧分析，采用多種方法比較，以宏程序編寫為重點突出了加工技巧的應用，著力提高學生數控銑床的操作能力以及編程能力，使得學生在數控教學中占據主動地位，為后續的數控學習打下堅實的基礎。

參考文獻

[1] 杜軍.FANUC宏程序編程技巧與實例精解[M].北京：化學工業出版社，2010.

[2] 韓鴻鸞.數控編程[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

作者簡介：董捷（1982-），男，浙江金華人，供職于浙江交通技師學院機電技術系，研究方向：機械工程及其自

動化。

（責任編輯：秦遜玉）endprint