基于華中數控系統的宏程序倒角銑削加工應用

馮邦軍，付曉軍

（仙桃職業學院，湖北 仙桃433000）

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基于華中數控系統的宏程序倒角銑削加工應用

馮邦軍，付曉軍

（仙桃職業學院，湖北 仙桃433000）

摘要：倒角是機械加工中常見的工藝。以華中數控系統為例，介紹了利用球頭刀編制宏程序加工倒角的方法，具有較強的實用性。

關鍵詞：倒角；華中數控系統；銑削；宏程序

機械加工中，倒角是常見的工藝。許多大量生產工藝中，倒角都使用成形刀具，程序設計簡單、效率高。但是在職業院校的教學中，為進一步提高學生對宏程序認識，我們常采用立銑刀、球頭刀進行粗精加工，其編程難度大。為此，本文總計了在數控機床上采用球頭刀進行倒角加工和編程的方法。

1　數學分析

零件輪廓倒角有凸圓角、凹圓角和斜角三種。零件輪廓倒角可采用球頭刀或立銑刀銑削加工，如表1所示為球頭刀倒工件輪廓凸圓角、凹圓角和斜角的幾何參數模型。

表1　倒角幾何參數模型

2　編程方法

零件輪廓倒角的宏程序編程有兩種方法：刀具刀位點軌跡編程和刀具半徑補償編程。通過比較發現：以刀具刀位點軌跡編程制宏程序時，由于刀位點軌跡較復雜，編程和理解困難，適用于幾何形狀比較簡單工件的編程；以刀具半徑補償制能編制宏程序時僅根據工件輪廓編程，無需考慮刀具中心位置，由數據系統根據動態變化的道刀具半徑補償值自動計算刀具中心坐標，編程比較簡單，效率高［1］。因此，我們常采用刀具半徑補償法編程。

倒凸圓角是宏程序編程加工的難點。倒圓角加工屬于曲面加工，其中三坐標軸數控機床銑削加工應用最為普遍。曲面加工的走刀路線有參數法、截面法、放射性法、環形等多種走刀路線方式。下面介紹用截面法加工圓角曲面的原理。

截面法是指采用一組等距離的平面去截取加工曲面，形成一系列交線，刀具與加工表面的切觸點沿著這些交線運動，完成曲面的加工，如圖1所示。只要保持相鄰截面間的距離足夠小，即每次的下刀深度足夠小，就可以加工出滿足加工精度要求的圓角曲面。由圖1可見，這一系列的截交線就是圓角所在外輪廓的等距線，為了簡化編程，可采用半徑補償功能進行編制［2］。

圖1　加工圓角曲面的刀具軌跡

為保證加工精度，在加工倒圓角時通過調整角度增量并由下至上加工的方法來實現。采用球頭刀銑削加工零件輪廓凸圓角的變量模型如表1所示，刀具的“半徑”和Z軸坐標值是動態變化的，在華中數控HNC-21M系統中，可編程的動態變化的刀具“半徑”用變量#101時，刀具半徑補償號必須用D101.設工件輪廓凸圓角半徑R，球頭刀刀具直徑為D，以圓角圓弧的圓心角θ為自變量，在當前角度θ時球頭刀的刀位點（球心）距離上表面Z，距離加工工件輪廓r，利用工件輪廓補償刀具半徑補償值r編程沿工件輪廓加工，然后角度θ遞變，再利用變化后的Z值和工件輪廓補償以變化后的刀具半徑補償值“r”編程沿工件輪廓加工，直到加工完成整個圓角。

球頭刀刀具半徑補償法銑削加工零件輪廓凸圓角宏程序編程模版如表2所示。

表2　球頭刀刀具半徑補償法銑削加工零件輪廓凸圓角宏程序編程模版［3］

3　應用舉例

如圖2所示零件輪廓已經加工完畢，編制其倒R4圓角的銑削加工宏程序。

圖2　工件輪廓倒凸圓角

如圖所示，圓角半徑R4 mm，選擇φ8 mm的球頭刀倒圓角，即球頭刀刀具直徑D=8 mm，設G54工件坐標系原點在工件上表面右側對稱中心，編制倒圓角宏程序如下。

%3280

G54 G17 G90（選擇G54工件坐標系、XY平面和絕對坐標值編程）

M03 X100 Y100 Z50（快進到起到點）

#3=8（球頭刀直徑D賦值）

#17=4（凸圓角半徑R賦值）

#20=0（角度θ計數器置零）

#21=3/2+#17（計算球刀中心與倒圓中心連線距離）

WHILE#20LE90（循環條件判斷）

#22=#21*SIN［#20*PI/180］-#17（計算球刀的Z軸動態值）

#100=#21*COS［#20*PI/180］-#17（計算動態變化的刀具半徑r補償值）

G00 Z［#22］（刀具下降至初始加工平面）

G41 X10 Y-22.5 D100（建立刀具半徑補償）

G01 X-18（工件輪廓加工程序）

G02 X-30 Y-10.5 R12（工件輪廓加工程序）

G01 Y10.5（工件輪廓加工程序）

G02 X-10 Y22.5 R12（工件輪廓加工程序）

G01X0（工件輪廓加工程序）

G40 G00 X50（取消刀具半徑補償）

#20=#20+0.5（角度計數器加增量）

ENDW（循環結束）

G00 Z50（抬刀）

X100Y100（返回起刀點）

M30（程序結束）

4　結束語

倒角的類型比較多，加工方式與編程方法也較多。編制宏程序加工的關鍵在于如何建立數學模型，根據數學模型編制程序。初學者，可以多采用半徑補償法。當然，倒角還可以利用立銑刀，由于受到精度的影響，球頭刀倒角加工應用更廣泛。

參考文獻：

［1］杜軍.華中數控宏程序編程技巧與實例精解［M］.北京:化學工業出版社，2012:35-58.

［2］杜軍.FAUNC宏程序編程技巧與實例精解［M］.北京:化學工業出版社，2011:1-256.

［3］陳海舟.數控銑削加工宏程序及應用實例［M］.北京:機械工業出版社，2008:20-62.

Application of Macro Chamfer Milling based on Huazhong CNC System

FENG Bang-jun，FU Xiao-jun
（Xiantao Vocational College，Xiantao Hubei 433000，China）

Abstract：Chamfer is common in machining process.This paper takes Huazhong numerical control system as an example，respectively，using ball end cutter，milling cutter，introduces the method of preparation of macro program in NC machining chamfer.It has a strong practicability.

Key words：chamfer；huazhong numerical control system；milling；the macro program

中圖分類號：TP 659

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）03-0174-02

收稿日期：2015-12-15

作者簡介：馮邦軍（1976-），男，湖北仙桃人，工程碩士，講師，研究方向機電一體化技術；付曉軍（1981-），男，湖北仙桃人，碩士研究生，講師，研究方向嵌入式系統及自動控制。