基于宏程序的正八邊形倒角及過渡編程設(shè)計(jì)

嚴(yán)瑞強(qiáng)，肖善華，袁永富

(宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644000)

0 引言

在CAD/CAM軟件廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)控宏程序仍在廣泛的使用，特別是在加工一些具有確定數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜外形零件及生產(chǎn)不同尺寸的同一型號(hào)產(chǎn)品方面。在實(shí)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(shè)計(jì)。

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(yùn)算并且程序可以跳轉(zhuǎn)。在FANUC 0i系統(tǒng)中，程序編制有三種轉(zhuǎn)移和循環(huán)語句[1]可供使用，即無條件轉(zhuǎn)移、條件轉(zhuǎn)移和循環(huán)語句，使程序具有運(yùn)算和控制功能，可使形狀復(fù)雜零件的加工程序更加簡潔。

在FANUC 0i系統(tǒng)中，拐角圓弧過渡程序段可編寫在直線與直線插補(bǔ)段之間、直線與圓弧插補(bǔ)段之間、圓弧與直線插補(bǔ)段之間、圓弧與圓弧插補(bǔ)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(nèi)執(zhí)行，平行軸不能指定這些功能，只有在同一個(gè)平面內(nèi)執(zhí)行移動(dòng)指令時(shí)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(nèi)腔)已經(jīng)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(jié)點(diǎn)計(jì)算，最后再編制數(shù)控加工程序進(jìn)行加工驗(yàn)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(shí)，首先找正鉗口，工件被加工部分應(yīng)高出鉗口，以避免刀具與鉗口發(fā)生干涉。以零件頂面中心為編程坐標(biāo)系原點(diǎn)，采用平底銑刀由下至上順銑方式等高加工，初始點(diǎn)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?yàn)椋恒姵? mm夾持面→翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)工件銑底平面。

正八邊形內(nèi)倒角及上下等半徑(變半徑)拐角圓弧過渡加工順序?yàn)?銑出5 mm夾持面→翻轉(zhuǎn)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(nèi)腔→用Φ10 mm平底銑刀精銑正八邊形內(nèi)腔和倒角及過渡圓弧→翻轉(zhuǎn)工件銑底平面。

2.2 數(shù)學(xué)處理

如圖2所示，正八邊形內(nèi)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(shù)學(xué)處理圖

2.3 編制程序

借助數(shù)學(xué)模型，正八邊形外(內(nèi))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(jī)結(jié)合，切削用量采用小背吃刀量(0.01 mm)、高進(jìn)給速度(1 500 mm/min)、高切削速度(轉(zhuǎn)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(nèi))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(huán)繼續(xù)

#17=#1+#5-#6*TAN[#3]；//初始點(diǎn)到原點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)過渡圓半徑

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

G1 Z[-#4+#6] F150；//G1移至當(dāng)前刀位點(diǎn)

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(biāo)遞增為#7

END1

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

#17=#1-#5+#6*TAN[#3]；//初始點(diǎn)到原點(diǎn)距離(內(nèi)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(diǎn)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(diǎn)過渡圓半徑

N99 G90 G0 X-#8 Y[-#17+#8]；//快速移動(dòng)每層中央的初始點(diǎn)(內(nèi)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(yīng)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(shù)控系統(tǒng)機(jī)床上運(yùn)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(shí)物

4 結(jié)論

以正八邊形外(內(nèi))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(diǎn)，提高了生產(chǎn)效率，并在機(jī)床上加工驗(yàn)證合格。