基于宏程序的正八邊形倒角及過渡編程設計

嚴瑞強，肖善華，袁永富

(宜賓職業技術學院，四川 宜賓 644000)

0 引言

在CAD/CAM軟件廣泛應用的今天，數控宏程序仍在廣泛的使用，特別是在加工一些具有確定數學模型的復雜外形零件及生產不同尺寸的同一型號產品方面。在實際工作中，倒角零件的宏程序手工編程比CAD/CAM軟件更簡潔高效，程序更短小。本文以正八邊形為例，介紹基于宏程序的正八邊形倒角加工宏程序的設計。

1 宏程序與簡化編程功能

宏程序編程可以使用變量，并給變量賦值，變量之間可以運算并且程序可以跳轉。在FANUC 0i系統中，程序編制有三種轉移和循環語句[1]可供使用，即無條件轉移、條件轉移和循環語句，使程序具有運算和控制功能，可使形狀復雜零件的加工程序更加簡潔。

在FANUC 0i系統中，拐角圓弧過渡程序段可編寫在直線與直線插補段之間、直線與圓弧插補段之間、圓弧與直線插補段之間、圓弧與圓弧插補段之間，其編程格式為：

G1/G2(G3) X_ Y_，R_

其中：R為指定拐角圓弧半徑。拐角圓弧過渡只能在G17、G18或G19指定的平面內執行，平行軸不能指定這些功能，只有在同一個平面內執行移動指令時才能插入拐角圓弧過渡程序段。

2 正八邊形倒角宏程序編制

圖1為正八邊形倒角及上下等(變)半徑拐角圓弧過渡，零件材料為6061。毛坯外形尺寸為103 mm×103 mm×20 mm，工件外形(或內腔)已經加工。首先制定正八邊形倒角及上下等半徑(變半徑)拐角圓弧過渡的工藝方案，然后按圖樣要求完成節點計算，最后再編制數控加工程序進行加工驗證。

2.1 工藝分析

從零件圖樣可知輪廓的周邊及過渡圓弧要求較高，表面粗糙度值要求較小。零件采用平口虎鉗裝夾，安裝工件時，首先找正鉗口，工件被加工部分應高出鉗口，以避免刀具與鉗口發生干涉。以零件頂面中心為編程坐標系原點，采用平底銑刀由下至上順銑方式等高加工，初始點定在工件前面中央，1/4圓弧切入、切出。

圖1 倒角及上下等(變)半徑拐角圓弧過渡

正八邊形外倒角及上下等半徑(變半徑)拐角圓弧過渡加工順序為：銑出5 mm夾持面→翻轉毛坯夾持夾持面→用Φ100 mm面銑刀粗精銑上平面→用Φ16 mm平底銑刀粗精銑正八邊形外輪廓→用Φ10 mm平底銑刀精銑倒角及過渡圓弧→翻轉工件銑底平面。

正八邊形內倒角及上下等半徑(變半徑)拐角圓弧過渡加工順序為:銑出5 mm夾持面→翻轉毛坯夾持夾持面→用Φ100 mm面銑刀粗精銑上平面→用Φ19 mm麻花鉆鉆通孔→用Φ16 mm平底銑刀粗精銑外形輪廓、粗銑正八邊形內腔→用Φ10 mm平底銑刀精銑正八邊形內腔和倒角及過渡圓弧→翻轉工件銑底平面。

2.2 數學處理

如圖2所示，正八邊形內切圓半徑OB=R，刀具半徑為BD=φ/2，斜面與垂向夾角為α。

在△AOB中，β=∠AOB=∠COD=180/n，∠ABO=90°，OB=R，則AB=OBtanβ。

在△OCD中，β=∠AOB=∠COD=180/n，∠CDO=90°，OD=OB+BD=R+φ/2，則OC=OB×cosβ=(R+φ/2)cosβ。

在△DEF中，∠DEF=90°，∠DFE=α，EF=h，則DE=EFtanα=htanα。

圖2 數學處理圖

2.3 編制程序

借助數學模型，正八邊形外(內)倒角及上下等半徑(變半徑)拐角圓弧過渡的程序編制采用宏程序與簡化編程方式有機結合，切削用量采用小背吃刀量(0.01 mm)、高進給速度(1 500 mm/min)、高切削速度(轉速3 500 r/min)。自變量和局部變量含義見表1。

表1 自變量和局部變量

正八邊形外(內)倒角及上下等半徑(變半徑)拐角圓弧過渡的通用程序編制如下：

02；

IF[#11EQ1]GOTO1；

IF[#11EQ2]GOTO1；

IF[#11EQ3]GOTO2；

IF[#11EQ4]GOTO2；

N1 WHILE[#6LE#4]DO1；//假如加工高度#6≤#4，循環繼續

#17=#1+#5-#6*TAN[#3]；//初始點到原點距離(外倒角加工)

IF[#11EQ1]GOTO11；

IF[#11EQ2]GOTO22；

N11 #19=#2+#5；//上下等R刀具軌跡在正多邊形各拐點過渡圓半徑

GOTO88；

N22 #19=#2+#5-#6*TAN[#3]；//上下變R刀具軌跡在正多邊形各拐點過渡圓半徑

N88 G90 G0 X#8 Y[-#17-#8]；//快速移動每層中央的初始點(外倒角加工)

G1 Z[-#4+#6] F150；//G1移至當前刀位點

G91 G3 X-#8 Y#8 R#8；//1/4圓弧切入

G90 G1 X-[#17*TAN[#9]],R#19 F1500；//沿多邊形輪廓走刀

X-#17 Y-[#17*TAN[#9]],R#19；

X-#17 Y[#17*TAN[#9]],R#19；

X-[#17*TAN[#9]] Y#17,R#19；

X[#17*TAN[#9]] Y#17,R#19；

X#17 Y[#17*TAN[#9]],R#19；

X#17 Y-[#17*TAN[#9]],R#19；

X[#17*TAN[#9]] Y-#17,R#19；

X0；

G91 G3 X-#8 Y-#8 R#8；//1/4圓弧切出

#6=#6+#7；//Z坐標遞增為#7

END1

N2 WHILE[#6LE#4]DO1；//假如加工高度#6≤#4,循環繼續

#17=#1-#5+#6*TAN[#3]；//初始點到原點距離(內倒角加工)

IF[#11EQ3]GOTO33；

IF[#11EQ4]GOTO44；

N33 #19=#2-#5；//上下等R刀具軌跡在正多邊形各拐點過渡圓半徑

GOTO99；

N44 #19=#2-#5+#6*TAN[#3]；//上下變R刀具軌跡在正多邊形各拐點過渡圓半徑

N99 G90 G0 X-#8 Y[-#17+#8]；//快速移動每層中央的初始點(內倒角加工)

G1 Z[-#4+#6] F150；

G91 G3 X#8 Y-#8 R#8；

G90 G1 X[#17*TAN[#9]],R#19 F1500；//沿多邊形輪廓走刀

X#17 Y-[#17*TAN[#9]],R#19；

X#17 Y[#17*TAN[#9]],R#19；

X[#17*TAN[#9]] Y#17,R#19；

X-[#17*TAN[#9]] Y#17,R#19；

X-#17 Y[#17*TAN[#9]],R#19；

X-#17 Y-[#17*TAN[#9]],R#19；

X-[#17*TAN[#9]] Y-#17,R#19；

X0；

G91 G3 X#8 Y#8 R#8；

#6=#6+#7；

END1；

G0 Z30；

M99；

3 程序應用

加工圖1(a)和圖1(b)零件，程序編制如下：

O1；(正八邊形外倒角及上下等半徑拐角圓弧過渡)

G54 G90 G40 G0 X0 Y0 Z30；

M3 S3500；

G65P2A90B10C45I7J5K0D0.01E4F22.5H1；

M30；

O3；(正八邊形外倒角及上下變半徑拐角圓弧過渡)

G54 G90 G40 G0 X0 Y0 Z30；

M3 S3500；

G65P2A90B10C45I7J5K0D0.01E4F22.5H1；

M30；

該程序在FANUC 0i數控系統機床上運行后，加工出的零件如圖3(a)、圖3(b)所示，尺寸和精度完全符合要求。

圖3 零件實物

4 結論

以正八邊形外(內)倒角及上下等半徑(變半徑)拐角圓弧過渡為例，編制了其加工宏程序，程序簡潔，避免了CAD/CAM生成的程序冗長的缺點，提高了生產效率，并在機床上加工驗證合格。