參數(shù)化宏程序在變斜角平面銑削加工中的應(yīng)用研究

吳金會(huì)，江文清

(九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江西 九江 332007)

0 引言

當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助制造實(shí)用軟件在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍，利用該軟件編制機(jī)械零件的數(shù)控加工程序即準(zhǔn)確又快捷，但是自動(dòng)生成的程序段數(shù)量繁多，程序顯得特別不夠簡(jiǎn)潔，從而間接降低了數(shù)控加工的生產(chǎn)效率［1］。手工編程中的參數(shù)化宏程序在數(shù)控編程中的地位日益凸顯，它可以靈活地調(diào)用系統(tǒng)中的局部變量、公共變量及系統(tǒng)變量進(jìn)行編程［2-4］。數(shù)控編程人員即可以對(duì)變量賦值，也可以對(duì)變量進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，還可以在宏程序中輸入條件或無(wú)條件跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句來(lái)變換程序執(zhí)行順序［5-7］。

復(fù)雜的機(jī)械零件可能有變斜角平面，且其表面加工精度要求越來(lái)越高，當(dāng)前對(duì)其加工的通用方法是選用自動(dòng)編程軟件對(duì)變斜角平面建模及生成切削加工刀路，經(jīng)后置處理生成所需要的數(shù)控加工程序。雖然采用該方法操作簡(jiǎn)便，但是生成的數(shù)控程序冗長(zhǎng)，不但占用數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存，而且降低了變斜角平面銑削加工的效率。銑削變斜角平面時(shí)，如果能夠正確地運(yùn)用參數(shù)化宏程序?qū)?huì)極大地改善常規(guī)加工中呈現(xiàn)出的不好狀況，它不僅可以更準(zhǔn)確地控制變斜角平面的加工精度，還能省去配制額外的PC機(jī)硬件及昂貴的正版自動(dòng)編程軟件所需的經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，因此如何能正確合理地運(yùn)用參數(shù)化宏程銑削加工變斜角平面值得我們更進(jìn)一步地去研究［8］。

1 變斜角平面銑削加工刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡分析

圖1 變斜角平面各項(xiàng)參數(shù)

2 變斜角平面銑削加工刀位點(diǎn)數(shù)值計(jì)算

將工件坐標(biāo)系零點(diǎn)建立在工件右前方的角點(diǎn)上，則變斜角平面四個(gè)角點(diǎn)三維坐標(biāo)值分別為a1(－d，0，0)、an(0，0，－ dtanθ)、b1(－ e，c，0)、bn(0，c，－ etanθ)，其中 d、e、c均為正值常量，向量 a1b1=(d － e，c，0)、anbn=(0，c，dtanθ－ etanθ)。設(shè)變斜角平面法向量p=(x，y，z)，根據(jù)法向量的定義建立方程組:

即有 (d － e)·x+c·y=0，c·y+(d － e)·z·tanθ=0，若z=1，得到各分向量值為

因球刀始終與變斜角平面相切，得到從相切點(diǎn)到球刀中心的矢量為，其中k為待求解的未知量。由于

將(3)、(4)、(5)式代入(6)式中，得到:

根據(jù)切點(diǎn) a1、an、b1、bn坐標(biāo)值及(7)、(8)、(9)式，可以計(jì)算出刀位點(diǎn) a'1、a'n、b'1、b'n的坐標(biāo)值，即 a'1=(u － d，v，w)、a'n=(u，v，w － d·tanθ)、b'1=(u － e，v+c，w)、b'n=(u，v+c，w － e·tanθ)。若 ai到ai+1直線距離為h，則bi到bi+1直線距離為，直線 a1、an中任意點(diǎn) ai和 ai+1為 (d － i·h·cosθ+h·cosθ，0，h·sinθ－ i·h·sinθ)、(d － i·h·cosθ，0，－ i·h·sinθ)，直線b1bn中任意切點(diǎn)bi和bi+1坐標(biāo)為(e－i·e·h·cosθ/d+e·h·cosθ/d，c，e·h·sinθ/d － i·e·h·sinθ/d)、(e － i·e·h·cosθ/d，c，－ i·e·h·sinθ/d)，相中i為正整數(shù)，且1≤i≤n。根據(jù)(7)、(8)、(9)式可以計(jì)算出刀位點(diǎn) a'i、a'i+1、b'i、b'i+1坐標(biāo)值，即 a'i=(d － i·h·cosθ+h·cosθ+u，v，w － i·h·sinθ+h·sinθ)、a'i+1=(m － i·h·cosθ+u，v，w － i·h·sinθ)、b'i=(e － i·e·h·cosθ/d+e·h·cosθ/d+u，c+v，w － i·h·e·sinθ/d+h·e·sinθ/d)、b'i+1=(e － i·e·h·cosθ/d+u，c+v，w － i·e·h·sinθ/d)。

3 變斜角平面銑削加工的參數(shù)化宏程序應(yīng)用

所編制的參數(shù)化宏程序能夠適用于各種形式的變斜角平面，該程序結(jié)構(gòu)及內(nèi)容不變，一些參數(shù)形式的變量被放置在程序開(kāi)頭，方便查找及編輯。根據(jù)零件加工要求，將正確的數(shù)據(jù)賦給該類(lèi)變量，程序一旦運(yùn)行就能準(zhǔn)確地控制球刀刀位點(diǎn)的運(yùn)行軌跡，加工出合格的變斜角平面零件。參照?qǐng)D1，選用當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)中通用的FANUC 0i mate-MC系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化宏程序編制，該宏程序內(nèi)容如下:

4 結(jié)論

參數(shù)化宏程序由于自身帶有變量，在變斜角平面手工編程中顯得十分靈活、智能，其程序段數(shù)量少，且程序簡(jiǎn)潔易懂的特點(diǎn)是CAD/CAM軟件無(wú)法完全取代的原因之一［10］。對(duì)于在變斜角平面上運(yùn)用通用型三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑削機(jī)床配備的面向用戶開(kāi)放的參數(shù)化宏程序功能，就可以編制出正確的宏程序，并能直接在數(shù)控機(jī)床上運(yùn)行，滿足了數(shù)控加工需求，拓展了宏程序的應(yīng)用范圍，即能使零件表面精度達(dá)到圖紙要求，也能夠使機(jī)械加工效率顯著提高，因此在當(dāng)前機(jī)械制造中值得大力推廣。

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