宏程序在数控铣削三维倒角中的应用(论文).doc

宏程序在数控铣削三维倒角中的应用卢培文，温盛红，谢远辉，邹才华，王东（赣州技师学院，江西 赣州 341000）摘 要：作为宏程序的重要部分，参数化编程可以很方便地在数控铣床上达到加工零件三维倒角的目的。以变量来替代特定的尺寸，通过G10指令把刀具半径的变化量输入刀补表，每次只需重新调用刀补值，配合深度方向的变化，即可完成零件三维倒角的加工。采用该方法使程序语句更精练，且易于修改，能保证零件尺寸精度，具有广泛的实用价值和推广价值。 关键词：参数化编程；数控铣削；宏程序中图分类号：TH16 文献标识码.AApplication of Macro Program in CNC milling 3D ChamferLU Pei-wen, WEN Sheng-hong, XIE Yuan-hui, ZOU Cai-hua, WANG Dong(Ganzhou Technicians College,Ganzhou 341000,China)Abstract: Parametric programming as an important part of macro program can be easily reached in CNC milling machine parts processing 3D Chamfer purposes. Variabling to replace a specific size. G10 directive by the tool radius of the changes in import-table knife . Table knife each call simply re-value, with changes in the direction of depth. Chamfering three-dimensional parts to complete the processing. The method used to process language more concise. And easy to modify. Dimensional accuracy can be guaranteed parts, with a wide range of practical Value and promote the value.Key words: Parametric programming; CNC milling; Macro当前，CNC用户一般采用下列三种编程方式进行零件程序的编制：手工编程、联机传统类型的编程和CAM软件编程，由于大多数CAM软件采用图形交互式刀具轨迹生成及其他功能的组合产生高质量的数控程序，CAM软件编程已经成为目前最流行的编程方式。但CAM软件脱离CNC编程，程序字节较长，传入机床后修改不方便，特别是初学者不易了解编程的基本原理和方法，在实训教学和加工中，手工编程仍是基本训练内容之一1。对于形状规则、简单、节点较少的零件，采用手工编程可以很方便地解决。比如圆台和圆周等分、矩阵等分的孔的加工，可以采用系统提供的相关指令和固定循环程序来解决，对于一些较复杂的零件，我们也可以通过如旋转、镜像、缩放等简化编程和子程序来编写加工程序，以此来达到简化程序的目的2。但对于很多形状相同而尺寸不同的零件，含有非圆曲线、三维轮廓圆角、倒角及曲面的零件，采用一般的编程方法就有一定的难度，参数化编程可以很好地解决这些问题，并能减少编程时间，降低或消除编程错误，提高编程效率和产品质量。1 问题的引出图1为我校为地方企业加工的一装配用推板局部图形,该板内腔为非规则形状，如果只加工内腔轮廓，可以很方便的编制加工程序，但在内腔轮廓上有一R5圆角，该圆角在数控铣床上加工,按照传统方法编制加工程序有一定的困难,采用CAM软件编程在机床上又不易修改,但使用参数化编程就可以很方便的解决这作者简介：卢培文,(1980-),高级技师.工作单位：赣州技师学院；研究方向：数控加工技术；一问题,并保证零件加工精度。本文所述的编程以FANUC 0i 系统为例。图1 某推板局部图形 图2 圆台倒角实例2 三维倒角的编程思路以圆台轮廓倒圆角为例，如图2所示，圆台圆角在XY平面上的投影均为形状相同尺寸不同的圆，在XZ平面投影为半径R5的四分之一圆弧，通过分析可以确定走刀路径，在XY平面工艺路径如图3a为圆弧曲线，在XZ平面工艺路径如图3b为半径R5的四分之一圆弧，XY平面编程指令可以用： G02 X25.0 Y0 I-25.0 J0；指令来完成走刀路径，在XZ平面可以改变刀具中心线到加工侧轮廓的法向距离的方式3，配合Z值变化，完成圆台轮廓圆角。 a刀具XY平面轨迹 b 刀具XZ平面轨迹 图3 刀具运动轨迹在图3(b)XZ平面中对于圆弧R,可设X为函数,半径为R,列方程式(1):X = (1)同时在图3(b)中, 刀具中心线到加工侧轮廓的法向距离L满足下列方程:L = r- X (当刀具半径r趋近于零时,L即和圆弧R的X值重合) (2)把式(1)代入式(2),刀具中心线到加工侧轮廓的法向距离L可以用数学方程式(3)来表达：L = r (3)式中r为刀具半径,R为圆角的半径,Z为Z方向变化量,下面以数控变量来表达(3)式:#4#3-SQRT#2*#2-#1*#1 (4)式中#4为刀具中心线到加工侧轮廓的法向距离L，#3为刀具半径r，SQRT为开方，#2为圆角半径R，#1为Z值变化量。现在大部分数控系统都有可编程参数输入功能， 如FANUC数控系统G10指令，该指令可以用程序对工件坐标、刀具长度和刀具半径偏置，通过G10指令，可以很方便的把刀具半径补偿的变化一次次的输入到刀偏表中3，G10指令的编程格式如下： G10 L_ P_ R_；其中L为补偿方式，1013分别对应刀具长度的几何补偿、刀具长度的磨损补偿、刀具半径的几何补偿和刀具半径的磨损补偿。P为刀具补偿号，R为刀具补偿量，在G90有效时，R后的数值直接输入到相应的位置，G91有效时，R后的数值与对应补偿号里的数据叠加并替换原来的数据4，通过G10 L12 P01 R#4；指令就可以把刀具半径变化量（即刀具中心线到加工侧轮廓的法向距离变化）输入到刀具半径的几何补偿表中01号刀补里。同理，用立铣刀倒轮廓直角和球刀倒轮廓圆直角的的变量和计算方法如表1：表1 三维倒角变量赋值和计算图 例变量赋值和计算分析#1：深度变量；#2：倒角角度；#3：铣刀半径；#4：倒角深度；#5：刀具中心线到已加工侧轮廓的法向距离，#5=#3+#1*TAN#2-#4* TAN#2;#1：角度变量；#2：圆角半径；#3：球刀半径；#4：Z值变化量，#4=#2+#3*SIN#1-#2-#3;#5：刀具中心线到已加工侧轮廓的法向距离,#5=#2+#3*COS#1-#2;#1：深度变量；#2：倒角角度；#3：球刀半径；#4：倒角深度；#5：刀具中心线到已加工侧轮廓的法向距离，#5=#3*COS#2+#1*TAN#2-#4* TAN#2; #6：球刀刀位点到上表面的距离，#6=#1+#3*1-SIN#23 应用举例(1) 工艺分析我们就以图1推板为例，加工内腔圆角。选用8球头铣刀，在XZ平面圆角角度变量#1为主变量，变化范围从90度到0度，每次减少5度，圆角半径#25，球刀半径#34，Z值变化量#4为从变量，#4#2+#3*SIN#1-#2-#3，刀具半径补偿变化量#5#2+#3*COS#1-#2。编制二维内腔轮廓加工程序,完成一次加工后,通过G10指令改变刀具补偿量,配合Z方向下刀,实现内腔圆角功能5。(2) 程序处理以零件中心上表面为G54坐标原点，编写内腔加工子程序O1002。在零件的加工过程中，由主程序O1000调用O1001宏程序。宏程序O1001每次调用完内腔加工子程序O1002后，利用可编程参数设定指令G10改变刀具补偿量，使轮廓尺寸往里缩小,变更Z值,再次调用内腔加工子程序O1002，直到#1从90度变化到0度为止。程序如下：O1000 ;G40 G90 G80 G49 G21;G91G30Z0; （返回换刀点）N10 T02 ; （T02为8球头铣刀）M06;G00 G90 G54 X0 Y0 S1200 M03;G43 Z20. H02 ;（建立刀具长度补偿）G65 P1001 A=90 B=5 C=4;(调用宏程序O1001并赋值#1=90,#2=5,#3=4)G91 G30 Z0 M05; M30; O1001 ; WHILE#1GE0 DO1 ;(当角度变量大于0时，执行循环)N1 #4#2+#3*SIN#1-#2-#3 ;（Z值每次变化量）#5#2+#3*COS#1-#2 ; （刀具半径每次变化量）G90G01Z#4F200 ;G10L12P02R#5;（把刀具半径的每次变化量输入02号刀补）G41G01 X-8 Y34.4674 D02F800 ;M98 P1002;（调用内腔加工子程序） G40G00X0Y0 ;#1=#1-5 ; （角度每次减少5度） END1; M99 ;O1002为内腔加工子程序，程序略； 通过该程序可以很好地控制尺寸精度,如尺寸不在公差范围内,只需改变#5(刀具半径每次变化量),就能很方便地达到修改目的,保证尺寸要求。4 结语本文针对零件三维倒角加工程序编制复杂的问题，将可编程参数设定功能指令与宏指令配合使用，以编辑程序方式改变刀具补偿量等特殊功能，很方便地解决了该零件三维倒角在数控铣床上的加工，弥补了传统编程方法的不足，为其他零件三维倒、圆角的加工提供了新的思路。参考文献：1 彼得斯密德. FANUC数控系统用户宏程序与编程技巧M. 北京：化学工