曲線加工的數(shù)控編程

江蘇自動(dòng)化研究所 王心怡

在數(shù)控加工中一般使用G代碼命令來編程。G代碼提供了G2、C3、I、J、K、R指令，很容易編制比較簡單的曲線（圓弧、半圓）數(shù)控的加工程序，但對于一些復(fù)雜、不規(guī)則的曲線，常規(guī)的G代碼很難描述清楚。根據(jù)生產(chǎn)過程中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過借助一些工具軟件，經(jīng)過特殊處理，編寫G代碼來解決此類問題。常用的方法有兩種：（1）將曲線導(dǎo)入Mastercam軟件，設(shè)置一定的參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控加工程序。（2）用G代碼宏程序產(chǎn)生程序的主程序文件，然后手動(dòng)在程序設(shè)置刀具參數(shù)，成為可加工的程序。

1.利用Mastercam軟件

Mastercam軟件，其廣泛應(yīng)用于數(shù)控加工，界面親和，易學(xué)易用。如何將AutoCAD文件導(dǎo)入Mastercam，自動(dòng)生成加工程序，以解決G代碼不能解決的復(fù)雜曲線問題。以垂尾卡板XX-XX（見圖1）為例簡單介紹一下。

操作流程如下：①新建一個(gè)AutoCAD文檔，將曲線單獨(dú)拷出，另存格式*.dxf文件。②打開Mastercam軟件，打開*.dxf文件，刪去其他不需要加工的輪廓線，只留樣條曲線。③選擇加工方式。④生成加工程序。

具體步驟如下：

第一步，將*.dxf文件讀入Mastercam軟件：檔案→檔案轉(zhuǎn)換，選擇Autodesk→R讀取→適度化，選擇所有編程的曲線。見圖2。

第二步，導(dǎo)入Mastercam后，將曲線平移原點(diǎn)：轉(zhuǎn)換→平移→所有的→圖素→執(zhí)行→兩點(diǎn)間，選擇曲線起點(diǎn)。見圖3。

第三步，設(shè)置刀具參數(shù)：選擇刀具路徑→外形銑削→串聯(lián)→執(zhí)行，會(huì)彈出刀具參數(shù)對話框，根據(jù)需要選擇合適的刀具，選擇合適的切削參數(shù)。該過程中要需要幾個(gè)重要的參數(shù)的確定。見圖4。

①曲線打斷成線段的誤差值：誤差值大小決定加工精度，其值越小精度越高，則程序也越長，一般取值0.01。

②刀補(bǔ)類型：常用的是自動(dòng)補(bǔ)給與手動(dòng)補(bǔ)給兩種。自動(dòng)補(bǔ)給是根據(jù)刀具實(shí)際情況計(jì)算出刀具軌跡，生成程序，不用刀補(bǔ)；手動(dòng)補(bǔ)給則不需要考慮刀具的規(guī)格，生成刀補(bǔ)的程序。

③刀補(bǔ)方向：一般根據(jù)其加工方式和操作方式而定。

第四步，生成加工程序：回主功能菜單→刀具路徑→操作管理→執(zhí)行后處理，點(diǎn)擊確定，生成程序*.NC。見圖5。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

第五步，將所生成的程序*.NC存儲(chǔ)到數(shù)控加工設(shè)備，運(yùn)行程序。

加工后發(fā)現(xiàn)加工出來的圓弧并不光滑存在拐點(diǎn)，經(jīng)過分析：曲線是由許多點(diǎn)按次序連成多線段，由于顯示柵格問題，在圖紙中顯示是曲線，但實(shí)際上是多線段，為了使加工曲線光滑，需要把多線段變?yōu)闃訔l曲線。經(jīng)過多次實(shí)踐，在Auto-CAD用PEDIT擬合（F）命令，將多線段轉(zhuǎn)化為樣條曲線，經(jīng)加工試驗(yàn)后，很好的解決了拐點(diǎn)問題。

2.用G宏程序生成程序

以Z80無人機(jī)機(jī)頭卡板XX—XX為例，其外形是個(gè)拋物線，用G指令也很難將它寫出來，Mastercam中也無法描述曲線。借用G宏程序來生成程序主體。

例：機(jī)頭外形曲線方程式如下：

在Mastercam無法繪制，用宏程序來計(jì)算離散點(diǎn)，過程如下：

宏程序短小精煉，具有很強(qiáng)的適用性，對于一些復(fù)雜的方程曲線，可以用C語言（或其他語言）來描述，其原理和宏程序一樣。它的原理是：任何曲線都可以分成無數(shù)很短的曲線，每個(gè)很短的曲線都可以近似的認(rèn)為是一段直線。當(dāng)每段曲線的長度趨于零時(shí)，與直線的誤差也趨于零。足夠多的直線連起來可以替代一段曲線，這樣就把曲線轉(zhuǎn)化成有線段的直線。直線的程序很容易實(shí)現(xiàn)，所以問題就得到了簡化。為了盡可能的減小曲線的誤差，每段曲線長度盡可能的短，由于步長固定，曲率小的地方誤差小，曲率大的地方誤差大。

3.總結(jié)

本文介紹的兩種曲線編程的方法各有的優(yōu)、缺點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活應(yīng)用，選擇適用的方法。

[1]謝利昌,暢云峰.數(shù)控加工的子程序編程技巧[J].制造技術(shù)與機(jī)床,1994(11).