應(yīng)用宏程序在數(shù)控銑床加工倒角、圓角 - 常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

1、宏程序在輪廓倒圓角編程中的應(yīng)用（常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇，常州 213011）趙太平摘 要：本文通過在立式加工中心上倒圓角加工的原理和過程的分析，確定了倒圓角編程要解決的關(guān)鍵問題，并結(jié)合實(shí)例分析了應(yīng)用宏程序編制倒圓角編程的方法。關(guān)鍵詞：倒圓角；編程；宏程序圓角是零件輪廓常見的結(jié)構(gòu)部分之一，在立式加工中心上采用立銑刀來加工零件輪廓圓角的用一般手工編程方法編制加工程序往往比較復(fù)雜，應(yīng)用宏程序可以簡化編程。一、倒圓角加工的原理與過程如圖1所示，對于圓角園弧AB的成形是通過折線擬合完成的。將園弧AB按一定規(guī)律進(jìn)行等份，立銑刀切削刀尖在高度方向按要求下到每個(gè)等份點(diǎn)位置，然后按工件輪廓切削加工一周，

2、圓角就可加工完成。刀具的切削加工軌跡如圖2的俯視圖所示，這樣根據(jù)加工精度要求的需要，將園弧AB的等份數(shù)不斷增加，折線就無限逼近園弧，達(dá)到加工要求。圖1 圖2二、倒圓角編程要解決的關(guān)鍵問題分析在進(jìn)行零件加工程序編制時(shí)，一般按零件實(shí)際輪廓編程，實(shí)際加工時(shí)，機(jī)床控制刀具走的是刀具中心軌跡，編程軌跡與刀具中心軌跡必然存在位置偏差，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般都具有刀具補(bǔ)償功能，加工時(shí)操作者在數(shù)控機(jī)床面板上將刀具半徑輸入到補(bǔ)償寄存器中，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的刀具參數(shù)，自動使刀具軌跡相對于編程軌跡（零件輪廓軌跡）偏移一個(gè)刀具半徑，使刀具沿其中心軌跡運(yùn)動，正確加工出工件輪廓。采用這種方法來編制倒圓角的加工程序，立銑刀切削刀

3、尖在高度方向每下降一個(gè)深度，將要按如圖2俯視圖所示的一條刀具切削軌跡的實(shí)際尺寸編制一段程序，一方面為了保證圓角部分的加工精度，圓角園弧將被劃分成很多等份，程序?qū)軣┈?，另一方面如果工件?cè)面輪廓復(fù)雜的話，每條刀具切削軌跡節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算量將很大，使編程工作量大大增加，甚至手工編程無法完成。如圖3所示每條刀具切削軌跡好象是把工件側(cè)面輪廓不斷等距偏移形成的。每條刀具中心軌跡與對應(yīng)的刀具切削軌跡存在一定距離的偏差，在實(shí)際加工時(shí)，機(jī)床控制刀具走的是刀具中心軌跡。圖3如果按照工件側(cè)面輪廓的尺寸編程，并在半徑補(bǔ)償寄存器中輸入實(shí)際的銑刀半徑值r，加工出就是工件側(cè)面輪廓，若按照同樣的工件側(cè)面輪廓的尺寸編程，但在半

4、徑補(bǔ)償寄存器中輸入值為(r)，刀具實(shí)際半徑不變，實(shí)際加工時(shí)，刀具中心軌跡會向內(nèi)偏移，加工出的實(shí)際輪廓就是把工件側(cè)面輪廓小?？梢钥闯?，按照同樣的工件側(cè)面輪廓的尺寸編程，通過改變補(bǔ)償寄存器中的半徑補(bǔ)償值，就可以得到不同的刀具切削軌跡。對于具備刀具半徑補(bǔ)償量可變量賦值的數(shù)控系統(tǒng)（如FANUC-0i系統(tǒng)），倒圓角加工可以按照工件側(cè)面輪廓的尺寸編程，立銑刀切削刀尖在不同高度位置時(shí)的提供不同的半徑補(bǔ)償值就可完成加工，程序大大簡化。關(guān)鍵是求出立銑刀在不同高度位置時(shí)的半徑補(bǔ)償量(r)值，即求出刀具中心線與工件側(cè)面輪廓之間的距離L（L1），如圖4所示。（a）凸圓角 (b)凹圓角圖4凸圓角刀具切削刀尖到上表面的距

5、離h和刀具中心線到工件側(cè)面輪廓距離L計(jì)算分別見公式1和公式2，凹圓角刀具切削刀尖到上表面的距離h和刀具中心線到工件側(cè)面輪廓距離L計(jì)算分別見公式3和公式4，h = RR×cos-（式1）L = rRR×sin-（式2）h1= R×sin-（式3）L1= rR×cos-（式4）（其中：R-圓角半徑，r-刀具半徑，-角度變量）通過上述分析可以看出，在加工過程中刀具切削刀尖到上表面的距離h（h1）和刀具中心線到工件側(cè)面輪廓距離L（L1）都隨著角度變量變化而不斷改變，對于使用變量編程通常采用宏程序。三、宏程序在倒圓角編程中應(yīng)用舉例編制用16 mm的立銑刀加工如圖5

6、所示R5倒圓角的數(shù)控加工程序。圖5工件坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在工件上表面的中心，倒圓角R5的程序（FANUC-0i系統(tǒng)）見表1。表1 倒圓角R5加工程序序號程序備注N10M6 T1換1號刀（16 mm立銑刀）N20G55 G90 G00 G43 H1 Z100刀具快速定位到Z100處，并完成刀具長度補(bǔ)償N30M03 S2500N40X70 Y0N50Z5 M08N60G01 Z0 F80N70#1=5定義圓角半徑#1=R變量，初始值為5N80#2=6定義刀具半徑#2=r變量，初始值為6N90#3=0定義角度#3=變量，初始值為0N100WHILE #3 LE 90 DO1當(dāng)#390°在N100N

7、290之間循環(huán)加工N110#4=#1#1*COS#3刀具切削刀尖到上表面的距離#4=hN120#5=#2#1#1*SIN#3計(jì)算刀具中心線到工件側(cè)面輪廓距離#5=LN130G01 Z#4 F100Z軸下降N140G10 L12 P1 R#5附值給半徑補(bǔ)償D1N150G01 G42 X45 Y0 D1 F800引入刀具半徑補(bǔ)償N160G03 X25 R10用半圓過渡切入N170G01 Y10 輪廓第一段（左側(cè)下直線段）N180G03 X15 Y-20 R10N190G01 X15 N200G03 X25 Y10 R10N210G01 Y10N220G03 X15 Y20 R10N230G01 X15 R10N240G03 X25 Y10 R10N250G01 Y0輪廓最后一段N260G02 X-45 R10用半圓過渡切出N270G01 G40 X-65 Y0 取消刀具半徑補(bǔ)償N280#3=#+1角度變量重新附值（增加1°）N290END1循環(huán)結(jié)束N300G00 Z200