基于宏程序的線性變半徑圓角曲面銑削加工應用研究

吳金會

(九江職業技術學院 機械工程學院，江西 九江　332007)

基于宏程序的線性變半徑圓角曲面銑削加工應用研究

吳金會

(九江職業技術學院 機械工程學院，江西 九江332007)

摘要：線性變半徑圓角曲面在復雜類零件中應用較廣，通過運用數學知識對刀位點進行數值計算，利用宏程序編寫數控程序代碼，能夠使數控機床快速、準確的實現自動加工。采用通用的FANUC 0i mate-MC數控系統，完成了線性變半徑圓角曲面宏程序編制，在宏程序起始段賦予正確的數據到相應的變量，能夠準確地控制球刀刀位點的運行軌跡，確保線性變半徑圓角曲面加工精度達到要求。

關鍵詞：宏程序；數控加工；線性變半徑；運動軌跡

0引言

當今計算機輔助制造實用軟件在機械制造領域應用非常普遍，利用該軟件編制機械零件的數控加工程序既準確又快捷[1]，但是自動生成的程序段數量繁多，程序顯得特別不夠簡潔。手工編程中的參數化宏程序在數控編程中的地位日益凸顯，它可以靈活地調用系統中的局部變量、公共變量及系統變量進行編程[2]。數控編程人員既可以對變量賦值，也可以對變量進行算術和邏輯運算，還可以在宏程序中輸入條件或無條件跳轉語句來變換程序執行順序[3]。

線性變半徑圓角曲面屬于復雜機械零件的一部分，對其表面加工精度要求越來越高。當前對其加工的通用方法是選用自動編程軟件對線性變半徑圓角曲面建模及生成切削加工刀路，經后置處理生成所需要的數控加工程序[4]。雖然采用該方法操作簡便，但是生成的數控程序冗長，占用許多數控系統內存空間，增加了無用的非切削路徑，降低了線性變半徑圓角曲面銑削加工的效率[5]。銑削線性變半徑圓角曲面時，如果能夠正確地運用宏程序將會很好地改善常規加工中呈現出的不好狀況，它不僅可以更準確地控制線性變半徑圓角曲面的加工精度，還能省去配制額外的PC機硬件及昂貴的正版自動編程軟件所需的經費開支，因此如何能正確合理地運用宏程銑削加工線性變半徑圓角曲面值得我們更進一步地去研究[6]。

1線性變半徑圓角曲面銑削加工刀位點運動

軌跡分析

2線性變半徑圓角曲面銑削加工刀位點數值

計算

圖1　變半徑圓弧曲面各項參數

3線性變半徑圓角曲面銑削加工的宏程序應用

所編制的宏程序能夠適用于各種形式線性變半徑圓角曲面銑削加工，該程序結構及內容不變，一些參數形式的變量被放置在程序開頭，方便查找及編輯。根據零件加工要求，將正確的數據賦給該類變量，程序一旦運行就能準確地控制球刀刀位點的運行軌跡[8]，加工出合格的線性變半徑圓角曲面零件。參照圖1，選用當前機械制造業中通用的FANUC0imate-MC系統進行宏程序編制，該宏程序內容如下：

%

O1402；

#1=_；//球刀球半徑r

#2=_；//線性變半徑圓角曲面前側圓弧半徑r1，為正值

#3=_；//線性變半徑圓角曲面后側圓弧半徑r2，為正值

#4=_；//線性變半徑圓角曲面前側圓弧面與后側圓弧面垂直尺寸a，為正值

#5=_；//刀具沿圓弧線轉過的步距角

#6=_；//主軸轉速

#7=_；//切削進給速度

G57G17G80G90;

G91G28Z0;

T01M06;//換三刃球刀

M03S[#6];

G90G43G00Z[#1+10]H01;

X[-#1-#2]Y[-#1-5];

#12=0；圓心角θi的初始值

WHILE[#12LE90]DO1;//若刀位點在切點所在的圓心角范圍，則執行循環程序1

#13=SQRT[#1*#1/[TAN#12*TAN#12+[#2-#3]* [#2-#3]*[ 1-SIN#12-COS#12]* [ 1-SIN#12-COS#12] /[#4*COS#12]* [#4*COS#12]+1]];//計算向量系數k

G00Z[#1+10]；抬刀

X#17Y#18;刀具快速移到前側圓弧附近

#12=#12+#5；切點pi與切點qi的圓s心角自增

END1;//結束循環程序1

G00G49Z200;

M30;

4結束語

宏程序由于自身帶有變量，在線性變半徑圓角曲面手工編程中顯得十分靈活、智能，其程序段數量少，且程序簡潔易懂的特點是CAD/CAM軟件無法完全取代的原因之一。對于在線性變半徑圓角曲面上運用通用型三軸聯動數控銑削機床配備的面向用戶開放的參數化宏程序功能，就可以編制出正確的宏程序，并能直接在數控機床上運行，滿足了數控加工需求，拓展了宏程序的應用范圍，既能使零件表面精度達到圖紙要求，也能夠使機械加工效率顯著提高，因此在當前機械制造中值得大力推廣。

[參考文獻]

[1] 彼得·斯密德．數控編程手冊[M]．北京：化學工業出版社，2012．

[2] 何玉山．數控宏程序在銑削凹槽中的應用 [J]．組合機床與自動化加工技術，2013(5):104-107．

[3] 吳金會,劉越,王祥禎．基于宏程序的方形體斜角面銑削加工應用研究 [J]．組合機床與自動化加工技術，2012(5):94-96．

[4] 胡翔云．宏程序在數控編程中的應用綜述 [J]．機床與液壓，2013,41(22):142-144．

[5] 袁鋒．全國數控大賽試題精選[M]．北京：機械工業出版社，2005．

[6] 王秋紅,葛勝蘭,陳德華．利用FANUC宏程序銑削半球零件的3種方法 [J]．機床與液壓，2011,39(16):41-42,83．

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[10]徐巍，王宇晗．FANUC和SIEMENS的宏程序處理非圓曲線的編譯實例[J]．組合機床與自動化加工技術，2008(9):72-74．

(編輯趙蓉)

Application Research of the Macro Program in Linear Variable Radius Fillet Surface Milling

WU Jin-hui

(School of Mechanical Engineering ,Jiujiang Vocational & Technical College, Jiujiang Jiangxi 332007,China)

Abstract：Linear variable radius fillet surface in complex parts have been widely used in practice. It can be made accurately on numerical control machine tools, which has been programming with the application of macro instruction before computing cutter position point coordinate figures with mathematical knowledge. Using a common FANUC 0i mate-MC CNC system, programmer has completed macro programming about the linear variable radius fillet surface. Giving the correct data in the initial segments of the corresponding macro variables, the CNC machine tools can accurately control the trajectory of ball - end cutter center ,and ensure linear variable radius fillet surface machining accuracy requirements.

Key words：macro program; NC machining; linear variable radius; motion path

文章編號：1001-2265(2016)06-0152-03

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.06.042

收稿日期：2015-07-16；修回日期：2015-08-13

作者簡介：吳金會(1983—)，男，江西鄱陽人，九江職業技術學院副教授，碩士，研究方向為先進制造技術及數控編程與加工，(E-mail)13767001700@163.com。

中圖分類號：TH166;TG659

文獻標識碼：A