子程序在軸類零件加工中的應用

黃勇超， 鄧發云

（廣州南洋理工職業學院信息工程學院， 廣東 廣州 510900）

引言

在FANUX數控系統中，軸類零件常用復合循環指令G71、G73和G70分層粗、精加工，其優點是在設定參數后，一個程序就可完成加工，不需要子程序；缺點是復合循環指令G71、G73指令長，難以記憶。

主程序通常多次調用子程序加工相同的結構[1]。如圖1所示的兩個環形槽結構，環形槽采用基本指令的子程序編程，主程序調用子程序2次，程序結構清晰。

圖1 兩個環形槽結構

1 軸類零件的子程序編程原理方法

軸類零件一般采用棒料毛坯，通過多次調用子程序完成從粗加工到精加工的分層加工[2-4]。以圖2所示的成形面分層加工一例說明子程序編寫原理。

圖2 成形面分層加工

圖2中，刀具加工過程從右到左，通過平移零件的單邊外輪廓得到每次的切削路徑，然后退刀返回循環起點，完成一次閉循環，如圖中的A1—B1—C1—D1—A1。其后，在循環起點，刀具在x向再反向移動一個背吃刀量進行下一次仿形閉循環，如圖中A2—B2—C2—D2—A2。最后的仿形閉循環就是精加工，與圖紙的零件外輪廓重合。

1.1 粗加工次數及首次加工起點坐標

圖2中，已知棒料直徑D，零件最小直徑d有最大切削量，精加工余量Δu，粗加工背吃刀量ap，粗加工切削次數N。令：

若（1）式整除，則粗加工切削次數 N=n；若（1）式不整除，則N=n+1。

建立x-z平面的編程坐標系，起點X坐標x1:

起點Z坐標z1一般取0＜z1＜10 mm，刀具在z向上懸空。

1.2 先后兩次循環的起點進刀量

圖2中，零件通過終點相對于起點的x向增量實現仿形切削，x向采用相對坐標u的直徑編程。設本次循環的起點xk，則下一次循環的起點xk+1，有下面的關系:

式中：k＜=N-1。

由（3）式知每次循環起點的進刀量uk：

1.3 同一循環x向的退刀量U

圖2中，每次仿形切削結束后，要返回它的循環起點。z向返回用絕對坐標zk表示：

x向返回采用退刀量U抵消仿形切削的n次增量變化，可用下式計算:

例如，下頁圖3中x向的退刀量U的計算：

圖3 x軸方向返回循環起點

2 應用舉例

下面實例說明軸類零件的子程序編程。編程的零件如圖4所示。

已知棒料Φ55 mm，外圓用1號車刀加工，粗、精加工主軸轉速分別為800 r/min和1 200 r/min；進給速度分別為120 mm/min和100 mm/min。粗加工背吃刀量2.5 mm，精加工余量為0.5 mm。

分析及編程如下：

1）確定粗加工次數：最大切削余量為55-18=37mm，粗加工次數為

2）確定加工的起點 x坐標：x=d+Δu+N×2ap=18+0.5+8×2×2.5=58.5 mm。

3）編寫加工程序：

00001

N2G98G21G97；

N4T0101M03S800M08；

N6 G00 X58.5 Z5.F120 G42；//輸入粗加工起點坐標及其他參數

N8 M98 P80002；//調用子程序8次

N10 G01 U4.5 S1200 F100；//刀具 X向后移 4.5 mm，以便完成0.5 mm的精加工

N12 M98 P0002；//調用子程序1次

N14 G00 X80.Z100.G40；

N16M09；

N18M05；

N20M30；00002

N2G01U-5.；//刀具X向進5mm，開始一個新的閉循環

N4Z0.；

N6 U2.Z-1.；

N8 Z-20.；

N10 U10.Z-55.；

N12U6.；

N14 Z-60.；

N16 G02 U10.Z-65.R5.；

N18G01U4.W-2.；

N20 Z-80.；

N22U4.；

N24 G00 Z5.；//Z向回循環起點

N26 U-36.；//X向回循環起點

U=-（2+10+6+10+4+4）=-36

N28 M99； //返回主程序

3 結論

調用子程序的軸類零件編程，主程序根據零件某截面的最大切削量、精加工余量和背吃刀量確定粗加工次數及起點；子程序中，X向采用相對坐標編程，且回循環起點按每段加工產生的增量和計算退刀量U。

子程序編程在理論上適用于任何軸類零件，加工質量和復合循環G71、G73指令是相同的。