薄板零件的工藝及正弦輪廓的編制

何國旺

摘 要：本文以加工中心實(shí)習(xí)中的典型薄板零件為例，通過工藝的分析以及一些基本指令的簡介，合理的選擇機(jī)床，工件，切削要素，簡述編程簡化運(yùn)用

關(guān)鍵詞：工藝分析； 宏程序；手工編程

CNC（數(shù)控機(jī)床）是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（Computer numericalcontrol）的簡稱，是一種由程序控制的自動(dòng)化機(jī)床。加工中心是一種高效率高精度的機(jī)床，相比普通數(shù)控銑床多了自動(dòng)換刀功能，因此大大的提高了生產(chǎn)和加工效率。

1 基本指令簡介

G54建立工件坐標(biāo)系，G90是絕對(duì)量編程，G91是增量編程，G40取消刀補(bǔ)，G41左刀補(bǔ)，G42右刀補(bǔ)，M03為主軸正轉(zhuǎn)，S為轉(zhuǎn)速，F(xiàn)為主軸進(jìn)給率，不同刀具的S不同，

主軸F也不同。M30為主軸停止。G0 X_Y_Z_快速定位，G01 X_Y_Z_直線插補(bǔ)，G02 X_Y_Z_R_順向插補(bǔ)（從第三軸正方向往負(fù)方向看），G03 X_Y_Z_R_逆向插補(bǔ)（從第三軸正方向往負(fù)方向看），G68X_Y_R_旋轉(zhuǎn)指令。G69取消旋轉(zhuǎn)，G16 X_Y_建立極坐標(biāo)（X為極點(diǎn)長度Y為角度），G15取消極坐標(biāo)。G81鉆孔X__Y__Z__R__F__（G85絞孔），G80取消鉆孔。

2 準(zhǔn)備工作

如圖1-1所示，是加工的典型課題，零件為正反兩面，零件毛坯為90mm×90mm×20mm的45號(hào)鋼，采用FANUC 0I系統(tǒng)的立式加工中心，采用平口鉗進(jìn)行裝夾（注；批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)采用專用夾具可提高效率），根據(jù)工件材料選擇合適的刀具，加工此零件的刀具有Φ12鍵槽銑刀、Φ10鍵槽銑刀、Φ6倒角刀、中心鉆、Φ8.5和Φ9.8的鉆頭、Φ10H7鉸刀、鏜刀。用BT40刀柄來裝刀，打開機(jī)床后，首先機(jī)床XYZ坐標(biāo)回零點(diǎn)，在MDI里設(shè)置M03主軸轉(zhuǎn)速，用盤刀進(jìn)行面銑，然后用手搖輪對(duì)工件進(jìn)行對(duì)刀，設(shè)置工件的中心為XY的零點(diǎn)位置，Z軸零點(diǎn)坐標(biāo)以平銑刀接觸到工件上表面為準(zhǔn)。通常在G54坐標(biāo)系里設(shè)置。

3 工藝分析

工藝路線的安排是加工的重要環(huán)節(jié)，它影響到被加工工件的質(zhì)量及刀具的使用壽命。合理的安排好工藝路線，可以提高切削效率和工件的表面精度，保證加工質(zhì)量。分析圖紙可以確定應(yīng)先加工A面，方便B面加工時(shí)的裝夾。（要遵循：先粗后精、先主后次、先面后孔、基準(zhǔn)先行的切削原則。減少重負(fù)定位次數(shù)和換刀次數(shù)。）

1.首先我們應(yīng)先加工帶有正弦曲線的外輪廓，用Φ12的鍵槽銑刀粗加工（注；加工輪廓時(shí)在刀補(bǔ)表里輸入刀具的半徑量，如Φ12的刀具在刀補(bǔ)表里將半徑改成6）。運(yùn)用增加刀補(bǔ)的方法把周邊廢料去除，也可手動(dòng)快速去除。

2.用Φ10鍵槽銑刀粗加工帶有R5倒角的外形輪廓。

3.用Φ10鍵槽銑刀粗加工兩個(gè)開口槽。

4.用Φ12鍵槽銑刀粗加工Φ30Φ20的孔，再用鏜刀精鏜Φ30的孔。

5.用Φ10鍵槽銑刀硬質(zhì)合金刀具對(duì)輪廓精加工保證尺寸達(dá)到圖紙的公差要求。

6.用中心鉆定位Φ8.5鉆頭打孔Φ9.8鉆頭擴(kuò)孔倒角后用Φ10鉸刀鉸孔。

7.用Φ6倒角刀對(duì)已加工好的輪廓倒角去毛刺。

8.A面已經(jīng)加工結(jié)束，加工反面時(shí)注意用正弦曲線輪廓的兩條平行邊裝夾，加工B面橢圓時(shí)注意旋轉(zhuǎn)。

9.為保證對(duì)刀的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用中心孔對(duì)刀。

10.分析圖紙我們可以知道先用Φ12鍵槽銑刀粗加工正方形的凸臺(tái)。

11.然后用Φ12鍵槽銑刀粗加工橢圓。

12.用Φ12鍵槽銑刀粗加工最上面凸臺(tái)。

13.修改刀補(bǔ)去除廢料。

14.用Φ10硬質(zhì)合金刀精加工以上輪廓。

15.用Φ6倒角刀對(duì)各個(gè)輪廓倒角。

4 工藝安排

1.在編寫圖形上各個(gè)輪廓程序中，統(tǒng)一的采用外輪廓順銑，內(nèi)輪廓逆銑的加工方式，在沒有盤刀的情況下，我們也能用Φ12的鍵槽銑刀銑面，在編輯銑面時(shí)，我們可以運(yùn)用調(diào)用子程序的功能，例M980002L07，O0002為被調(diào)用的子程序名，L后面為子程序被調(diào)用的次數(shù)，程序采用G91增量編程方法更為方便，M99為子程序調(diào)用結(jié)束.

2.帶有R5倒角的外輪廓，該輪廓中帶有R5的倒角，因此用Φ10粗銑刀進(jìn)行加工，周邊廢料手工去除會(huì)很方便。

3.對(duì)于兩個(gè)開口槽，編寫兩個(gè)開口槽程序時(shí)，可以采用旋轉(zhuǎn)指令G68，在Y軸方向上編寫一個(gè)開口槽子程序，再通過兩次調(diào)用子程序來加工，程序結(jié)束時(shí)用G69取消旋轉(zhuǎn)。內(nèi)輪廓采用逆銑，用Φ10的銑刀粗加工.

4.加工Φ30，Φ20的中心孔，可以把深度設(shè)為變量，由于兩個(gè)孔的深度不同，所以在程序中要設(shè)置兩個(gè)深度變量，以達(dá)到自動(dòng)下刀的目的（Φ12的粗銑刀加工）.

5.打孔擴(kuò)孔，采用固定循環(huán)G81指令，X，Y，Z為孔底坐標(biāo)，通常Z軸加工的起始高度設(shè)置為5為安全平面，R為鉆孔半徑， F為進(jìn)給率，通常在50左右，如果有多個(gè)孔，直接在G81下面寫孔的XYZ坐標(biāo).

6.鉸孔，用G85固定循環(huán)指令，X，Y，Z為孔底坐標(biāo)，R為安全平面，通常轉(zhuǎn)速在100左右，F(xiàn)為30，該指令下刀抬刀均為G01速度，因此能較好的保證孔壁的表面質(zhì)量. A面粗加工結(jié)束，改用Φ10的硬質(zhì)合金刀具對(duì)以上輪廓進(jìn)行精加工，首先應(yīng)測(cè)量粗加工后各輪廓的精加工余量，然后再利用改小刀補(bǔ)的方法，直接調(diào)用以上程序，使各部件達(dá)到圖紙的精度要求。

7.加工方形外輪廓，該輪廓有4個(gè)R6的圓角，可以用倒角指令（X、Y、R）簡化編程，其中X、Y為兩條直線相交點(diǎn)坐標(biāo)，R為倒角半徑，輪廓深度-9，因此把深度設(shè)為變量運(yùn)用宏程序自動(dòng)改變深度（Φ12的粗銑刀）.

8.加工橢圓時(shí)，由于裝夾時(shí)工件旋轉(zhuǎn)了90度，因此編寫程序時(shí)也應(yīng)將坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)90度，將橢圓的度數(shù)設(shè)置為變量，運(yùn)用橢圓的方程編寫程序，外輪廓順銑，深度為-7，不能一刀加工，還應(yīng)設(shè)一變量（深度），（Φ12的粗銑刀），剩余廢料可以手動(dòng)快速去除.

9.加工圖形最上面的外輪廓，很容易看出，該輪廓是由兩個(gè)圓弧旋轉(zhuǎn)得到，運(yùn)用G68旋轉(zhuǎn)指令，只需要編一個(gè)子程序，然后調(diào)用即可，注意如果旋轉(zhuǎn)次數(shù)較多時(shí)，也可把度數(shù)設(shè)為變量，運(yùn)用宏程序自動(dòng)累加度數(shù)，該圖為外輪廓，要求順銑，所以度數(shù)應(yīng)該遞減，減少抬刀（Φ12的粗銑刀）.

5 正弦曲線的原理

在數(shù)控加工中，直線和圓弧式構(gòu)成工件輪廓的基本線條，所以數(shù)控系統(tǒng)一般都具有直線和圓弧差插補(bǔ)功能，而對(duì)于非圓曲線和列表曲線構(gòu)成的曲線輪廓，則一般采用直線段逼近或是圓弧段逼近的方法來實(shí)現(xiàn)加工。此薄類零件的對(duì)于加工正弦函數(shù)曲線輪廓，以直線段逼近進(jìn)行加工。加工軌跡的坐標(biāo)值X方向以1度為間距來取逼近線段點(diǎn)的計(jì)算值，以弧度值為計(jì)量單位1°=π/180.

6 正弦輪廓的編制

1.正弦函數(shù)曲線的公式：y=30sin（x） .

2.正弦曲線程序，是可以把度數(shù)設(shè)為變量，分析圖紙后我們可以知道該正弦曲線在0～180區(qū)間范圍內(nèi)，該曲線總長為60，因此每度為1/3，根據(jù)度數(shù)的累加，曲線的原點(diǎn)還應(yīng)向左偏移30，外輪廓采用順銑，周邊廢料可以采用加大刀補(bǔ)的方法去除，或者手動(dòng)快速去除（用Φ12粗銑刀加工）程序如下：

O0001

G54 G90 G40 M03 S800

G0 X0 Y-45 Z20

G01 X#2 Y#3

Z5

G01 Z-4 F80

G41 D01 G01 Y-30 F100

X-30 R5

Y0

#1=0

N10 #2=1/3×#1-30

#3=30×SIN[#1]

#1=#1+1

IF[#1LE180]GOTO10

G01 X30 Y-30 R5

X0

G40 G01 Y-45

G0 Z100

M30

B面加工結(jié)束，用Φ10硬質(zhì)合金刀具精加工以上各部件，達(dá)到圖紙要求。

7結(jié)束語

通過以上對(duì)零件的工藝分析與手工程序的編輯，零件便可以加工成型，在編程時(shí)我們要先分析好圖紙要求，安排好加工步驟，正確的運(yùn)用宏程序以及旋轉(zhuǎn)等指令可以提高編程效率，多做課題認(rèn)真學(xué)習(xí)并歸納總結(jié)。這樣便能提高我們的編程技巧，提高工件的加工效率。

參考文獻(xiàn)

[1]徐國權(quán)《數(shù)控加工與編程》，中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2010.5

[2]周增文《機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)》，長沙中南大學(xué)出版社，2009.04