陳龍波 葉達佳
摘? 要:本文結(jié)合具體的FANUC數(shù)控系統(tǒng)和拋物線輪廓車削加工,對拋物線內(nèi)輪廓的宏程序加工編程要點和技巧進行論述,實踐證明該方法對雙曲線、橢圓等非圓曲線輪廓宏程序加工具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞:FANUC數(shù)控系統(tǒng);宏程序;車削加工
中圖分類號:TG51;TP391.7? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? 文章編號:2096-6903(2020)10-0000-00
0 概述
在實際教學生產(chǎn)中,經(jīng)常會遇到各種如橢圓、雙曲線與拋物線等非圓曲線輪廓的零件,而常見的FANUC數(shù)控系統(tǒng)并未配置相應(yīng)的插補指令,同時分段擬合的方法存在誤差,難以達到較高的精度要求,而運用宏程序可以實現(xiàn)此類非圓曲線輪廓的加工精度。
非圓曲線輪廓加工教學生產(chǎn)經(jīng)常涉及的加工要素,也是各級數(shù)控大賽經(jīng)??己说囊刂唬瓿绦蛟跀?shù)控車床的非圓曲線輪廓加工編程中有著廣泛應(yīng)用,本文以拋物線輪廓為例,分析了內(nèi)孔加工的數(shù)學模型,介紹相對應(yīng)的宏程序編程方法,研究表明該方法能夠提高手工編程效率,拓寬數(shù)控車床對非圓曲線的加工范圍。
1 拋物線宏程序加工
1.1 拋物線方程
拋物線的擬合通常采用直線逼近或圓弧逼近的方法,即采用小段直線或圓弧來逼近拋物線,只要插補計算的步距足夠小,就可以加工出符合要求的拋物線輪廓[1]。
如圖1所示拋物線,在XOY平面坐標系中,其標準方程為y2=2px? (p>0),對應(yīng)到數(shù)控車床的XOZ坐標系中,坐標變換后為x2=2pz? (p>0),根據(jù)圖2圖形尺寸和Z軸偏移-50計算,對應(yīng)的拋物線方程為x2=2×20(z+50),可以推導(dǎo)出
1.2 宏程序
宏程序是指在編程中用參數(shù)變量代替具體的數(shù)值,使用變量、算術(shù)、邏輯運算與條件轉(zhuǎn)移指令可以方便地實現(xiàn)循環(huán)程序設(shè)計;通過循環(huán)指令實現(xiàn)變量之間的數(shù)值計算,使用不同的函數(shù)表達關(guān)系式可以實現(xiàn)拋物線、橢圓、雙曲線等非圓曲線的編程[2]。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)為用戶配備了強有力的類似于高級語言的宏程序功能,用戶可以使用變量進行算術(shù)運算、邏輯運算和函數(shù)的混合運算,此外宏程序還提供了循環(huán)語句、分支語句和子程序調(diào)用語句,利于編制各種復(fù)雜的零件加工程序,減少乃至免除手工編程時進行的繁瑣的數(shù)值計算,能夠精簡程序量。
1.3 拋物線曲線實例
以圖2所示燈罩模具拋物線內(nèi)曲面加工為例[3],具體分析內(nèi)曲面加工的工藝步驟:
(1)考慮內(nèi)表面加工進刀的困難,可先在毛坯上鉆出Φ20的通孔;
(2)選擇合適的內(nèi)孔刀,沿著圖3路徑,用粗加工循環(huán)指令去除多余材料;
(3)選擇合適的精加工,沿著圖4路徑,用精加工循環(huán)指令加工到最終尺寸;
1.4 加工程序
規(guī)劃使用以下變量:
#100? Z坐標值
#101? X函數(shù)
#102? X坐標值
#103? 中間變量
O0001;
N100? ?G98 G40 G21;
N110? ?T0101;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?內(nèi)孔刀1,粗加工
N120? ?M03 S600 F100 M08;
N130? ?G00? X0? ? ? Z2.0;? ? ? ? ? ? ?粗加工起點
N140? ?#100=0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 定義#100初始值
N150? ?#103=#100+50.0;
N160? ?#101=SQRT[#103*40.0];
N170? ?#102=#101*2-0.5;? ? ? ? ? ? ? ?直徑編程,0.5余量
N180? ?G01? X18? ? ? Z#100;? ? ? ? ? ?考慮內(nèi)孔大小與刀具直徑,從X18開始
N190? ? ? ? X#102;
N200? ? ? ? ? ? ? ? W0.5;? ? ? ? ? ? ?Z向退刀0.5 mm
N210? ? ? ? X18;
N220? ?#100=#100-1;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Z向遞增-1mm
N230? ?IF [#100 GT -50.0] GOTO 150;? ? ? ?Z坐標大于-50.0則返回N150處
N240? ?G00? ? ? ? ?Z100.0;? ? ? ? ? ? Z向退刀
N250? ?T0202;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?內(nèi)孔刀2,精加工
N260? ?S1200 F60;
N270? ?G01? X18;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 考慮內(nèi)孔大小與刀具直徑,從X18開始
N280? ? ? ? ? ? ? ?Z-47.5;? ? ? ? ? ? ?分兩步到精加工起點
N290? ?#100=-47.5;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?重新定義#100初始值
N300? ?#103=#100+50;
N310? ?#101=SQRT[#103*40];
N320? ?#102=#101*2;? ? ? ? ? ? ? ? ? 直徑編程,不留余量
N330? ?G01? X#102? Z#100;
N340? ?#100=#100+0.1;? ? ? ? ?; ? ? ? ?Z向遞增+0.1mm
N350? ?IF [#100? LE? 0] GOTO? 300;
N360? ?G00? Z100.0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Z向退刀
N370? ?M09;
N380? ?M30;
1.5 注意事項
(1)進行此類內(nèi)表面加工工件時,考慮到Φ20的通孔對進刀、排屑和冷卻的影響,選擇沿X軸方向進行粗加工的進刀;
(2)內(nèi)孔刀具選擇時應(yīng)考慮孔徑大小和刀具尺寸的匹配,以免產(chǎn)生干涉;基于毛坯上Φ20的通孔,可選擇刀頭尺寸18的內(nèi)孔刀;
(3)為避免刀頭后部觸及孔壁,內(nèi)孔粗加工時進刀不可從X0處開始,退刀時也不應(yīng)退回X0處;基于孔徑與內(nèi)孔刀尺寸的匹配,選擇從進刀X18處開始,退刀也相應(yīng)退回X18處;
(4)N170處,粗加工余量放在由半徑編程轉(zhuǎn)換為直徑編程時引入,可根據(jù)實際情況自行調(diào)整;
(5)同理,如對精加工后尺寸公差有要求,可在N320處修改。
2 結(jié)語
(1)宏程序數(shù)控編程較之于軟件自動編程具有編程簡單和程序短小精悍等特點,能夠進行人工檢查,有效地解決一些含有拋物線、橢圓、雙曲線等非圓曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體零件加工。
(2)宏程序指令適合拋物線、橢圓、雙曲線等沒有插補指令的曲線輪廓編程;適合工藝路徑相同,圖形要素一致,只是尺寸不同的系列零件的編程,能夠大大減少零件的編程工作量,使程序設(shè)計更方便,靈活。
參考文獻
[1] 杜軍.數(shù)控宏程序編程手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2017:163-165.
[2] 沈春根.FANUC數(shù)控宏程序編程案例手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017:143-144.
[3] 沈建峰.數(shù)控車床編程與操作實訓[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005:122-123.
收稿日期:2020-09-04
作者簡介:陳龍波(1972—),男,福建惠安人,本科,講師,研究方向:數(shù)控技術(shù)與CAM。