基于FANUC 0i系統數控車床橢圓加工方法的探討

何永濤 王云霞 張振獻 盧吉平

（鄭州電力高等專科學校電氣工程系，河南 鄭州 450004）

0　前言

數控車床主要用于加工各種軸類、盤類等回轉體零件。對于圓柱面、圓錐面、圓弧面、球面等的加工，均可使用相應的G代碼指令完成編程加工，但是對于橢圓、拋物線等一些復雜曲線的加工，數控系統還沒有相應的插補功能。對于復雜曲面的加工，可以利用CAD/CAM軟件進行自動編程加工，但生成的程序復雜，加工中難以調整。對于規則曲面零件，如果利用宏程序進行手工編程，則可以簡化程序，提高工作效率。

1　加工橢圓的三種方法

零件圖如圖1所示，從圖中可知，橢圓的參數方程為 X=28*SINt，Z=40*COSt（0≤t≤90°）。 其 中 ， 橢 圓 的長半軸為40mm，短半軸為28mm。毛坯外徑為60mm，加工時以橢圓的右頂點為加工原點。

圖1　

1.1　利用G73指令加工橢圓

G73為仿形加工指令，主要適用于零件毛坯已基本成形的鑄件或鍛件的加工。其走刀路線如圖2所示。

參考程序：

O1;

G99G21;

T0101;

M3S700;

G0X100.Z150.;

G0X62.Z3.;

G73U1.5W1.5R10.;（X軸 方 向 退 刀 距 離 1.5mm，Z方向退刀距離1.5mm，循環次數10次）

G73P1Q2U0.8W0.1F0.25;（精加工余量 X方向0.8mm，Z方向 0.1mm，粗加工進給速度 0.25mm/r）

N1G0X0;

G42G1Z0F0.1;

#1=0;(角度變量 #1，初始值為 0°)

WHILE[#1LE90]DO1;（當角度≤90°時，執行循環）

#2=56.*SIN[#1];（變量#2，橢圓上X方向坐標）

#3=[40.*COS[#1]-40.];（變量#3，橢圓上Z方向坐標）

G1X#2Z#3;（G1指令精加工橢圓輪廓）

#1=#1+0.5;（角度每次增加 0.5°）

END1;

N2X62.;

G40X65.;

M3S900;

G70P1Q2;（精加工）

G0X100.Z150.;

M5;

M30;

1.2　利用G71指令加工橢圓

G71指令是軸向粗車復合循環指令。該指令適用于圓柱棒料粗車階梯軸的外圓或內孔，需切除較多余量時的情況。使用時，只需依指令格式設定粗車時每次的切削深度、精車余量、進給量等參數，在接下來的程序段中給出精車時的加工路徑，則CNC控制器即可自動計算出粗車的刀具路徑，自動進行粗加工，因此是復雜形狀工件加工中最常用的指令之一。G71指令加工橢圓的刀具路線如圖3所示。

圖2　G73加工橢圓走刀路線

圖3　G71加工橢圓走刀路線

參考程序

O1;

G99G21;

T0101;

M3S700;

G0X100.Z150.;

G0X62.Z3.;

G71U2.R1.;

G71P1Q2U0.8W0.1F0.25;

N1G0X0;

G42G1Z0F0.1;

#1=0;(角度變量 #1，初始值為 0°)

WHILE[#1LE90]DO1;（當角度≤90°時，執行循環）

#2=56.*SIN[#1];（變量 #2，橢圓上 X方向坐標）

#3=[40.*COS[#1]-40.];（變量#3，橢圓上Z方向坐標）

G1X#2Z#3;（G1指令精加工橢圓輪廓）

#1=#1+0.5;（角度每次增加 0.5°）

END1;

N2X62.;

G40X65.;

M3S900;

G70P1Q2;（ 精 加 工 ）

G0X100.Z150.;

M5;

M30;

1.3　利用G90指令加工橢圓

在實際加工中，會遇到一些數控系統中G71指令無法嵌套宏程序的情況，則無法使用G71指令進行粗加工，因此提出了使用G90指令進行粗加工的方法。此方法是模擬G71指令的走刀路線，利用G90指令多次循環去除余料，最后利用G1指令精加工出橢圓輪廓。其走刀路線如圖4所示。

圖4　G90加工橢圓走刀路線

參考程序

O2;

G99G21;

T0101;

M3S700;

G0X100.Z150.;

G0X62.Z3.;

#1=90.;(角度變量 #1，初始值為 90°)

WHILE[#1GE0]DO1;（當角度≥0°時，執行循環）

#2=56.*SIN[#1];（變量 #2，橢圓上 X方向坐標）

#3=[40.*COS[#1]-40.];（變量 #3，橢圓上 Z方向坐標）

G90X#2Z#3F0.25;（G90加工去除余料）

#1=#1-3.;（角度每次減小 3°）

END1;

M3S900;

G0G42X0;

G1Z0F0.1;

#4=0;（角度變量 #4，初始值為 0°）

WHILE[#4LE90]DO1;（當角度≤90°時，執行循環）

#5=56.*SIN[#4];（變量 #5，橢圓上 X方向坐標）

#6=[40.*COS[#4]-40.]（變量 #6，橢圓上 Z方向坐標）

G1X#5Z#6F0.1;（G1指令精加工橢圓輪廓）

#4=#4+0.5;（角度每次增加 0.5°）

END1;

X62.;

G40X65.;

G0X100.Z150.;

M5;

M30;

需要注意的是，使用G90指令進行橢圓粗加工的方法有其不足之處：粗加工背吃刀量不均勻。由于程序中角度是均勻變化的，所以背吃刀量是由小到大進行變化，因此在使用G90指令進行粗加工時，角度變化不能太大。

2　結束語

在實際生產加工中，應靈活使用上述編程加工方法，合理進行參數設置，才能滿足加工要求，提高加工效率。

【參考文獻】

［1］陳洪濤.數控加工工藝與編程.北京高等教育出版社,2003.

［2］李華.機械制造技術.北京高等教育出版社,2005.

［3］李華志.數控加工工藝與編程,清華大學出版社,2005.