宏程序在編寫(xiě)特殊牙形螺紋中的應(yīng)用

朱孔雷

摘 要 數(shù)車(chē)可方便的車(chē)削螺紋，但特殊牙形不便加工，而宏程序的運(yùn)用可方便的解決這個(gè)問(wèn)題。宏程序編寫(xiě)球形螺紋時(shí)要控制螺旋引入點(diǎn)，使點(diǎn)的散布軌跡呈牙形規(guī)定的圓弧狀。

關(guān)鍵詞 螺紋程序；數(shù)學(xué)模型；特殊牙形

中圖分類號(hào)：TG51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）02-0137-02

車(chē)削螺紋是數(shù)控車(chē)床的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目。但是有一些特殊牙形的螺紋，由于受到刀具、工序設(shè)備、時(shí)間等因素的限制很難進(jìn)行正常的編程與加工。而分析圖紙利用宏程序編程則可快速的加工出這些螺紋。

在教學(xué)和生產(chǎn)的過(guò)程中本人就遇到過(guò)這樣的螺紋，而宏程序的運(yùn)用則解決了這個(gè)問(wèn)題。如圖1。

圖1

1 圖樣分析

從圖1上可以看出零件是內(nèi)螺紋，牙形是特殊性的球形，牙頂、牙底都是R3的球形。

螺紋表面質(zhì)量要求不高，且加工數(shù)量少，交貨時(shí)間很短。

2 加工方案的確立

1）由于牙頂、牙底都是R3的球形，考慮到切削力的影響因而用和牙形相符的螺紋刀加工不太可能。

2）編排工序定制專用設(shè)備、定制刀具，則加工時(shí)間長(zhǎng)、投入費(fèi)用高、并且數(shù)量太少不合適。

3）從螺紋牙形的形狀分析仿形加工可行，但螺紋加工程序編寫(xiě)困難。只要想辦法編寫(xiě)出程序，螺紋就能加工出來(lái)。

3 宏程序編程

3.1 宏程序

宏程序是指采用了宏變量及利用公式來(lái)編寫(xiě)的程序。宏一般分為A類宏和B類宏。A類宏是以G65 H xx P#xx Q#xx R#xx的格式輸入的；B類宏程序則是以直接的公式和語(yǔ)言輸入的和C語(yǔ)言很相似，在oi系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣。

本文宏程序采用FANUC oi的B類宏程序語(yǔ)言。

3.2 數(shù)學(xué)模型建立

在數(shù)控加工中圓弧有直接的圓弧插補(bǔ)指令（G2/G3），但只對(duì)應(yīng)于簡(jiǎn)單的外形輪廓加工。對(duì)于牙形是球形的螺紋仿形加工要編制加工程序，首先確立編程的思路。多頭螺紋加工時(shí)我們要控制螺旋引入點(diǎn)，如果螺旋引入點(diǎn)的散布軌跡呈圓弧狀則牙形呈球形。因此牙形球形的螺紋加工就是控制螺紋起點(diǎn)、終點(diǎn)使其散布軌跡逼近圓弧。用螺紋插補(bǔ)指令在圓弧輪廓逼近點(diǎn)處下刀，遍歷整個(gè)圓弧就可以了。

建立數(shù)學(xué)模型，找到描述加工零件的數(shù)學(xué)公式。

圓的數(shù)學(xué)方程：X?+Y?=R?

為了方便編程，圓形宏程序仿形加工一般都采用等長(zhǎng)步距逼近法，步距值根據(jù)圓精度要求和編程人員經(jīng)驗(yàn)確定。

4 球形牙形的螺紋宏程序編寫(xiě)

1）宏程序編寫(xiě)球形螺紋時(shí)，用圓標(biāo)準(zhǔn)方程X?+Y?=R?。為了保證等長(zhǎng)步距的均勻性，可以選擇△X或△Y的值為增量，在程序執(zhí)行過(guò)程中根據(jù)X和Z值的對(duì)應(yīng)變化找到圓上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，再用相應(yīng)的插補(bǔ)指令（G 32）遍歷這些點(diǎn)即可。

2）加工刀具的確立。由于牙形有凹圓弧、凸圓弧的存在，加工選用槽刀裝球形仿形刀片（注意刀具后角和螺旋不要干涉）。

圖2

3）刀具軌跡如加工原理圖2，車(chē)刀是沿著圓的輪廓逐點(diǎn)傾入加工出球形螺紋，粗加工可參照示意圖（但注意螺旋線的空間位置的吻合）或利用刀具磨損放量分層加工。

圖3 螺紋起點(diǎn)逐點(diǎn)逼近球形輪廓圖

4）圓弧步距變量的確定，依據(jù)逐層下刀原則確定△X為增量它的設(shè)定依據(jù)圖3，經(jīng)歷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)圖形階段△Z用圓的數(shù)學(xué)方程進(jìn)行求解，從而在加工輪廓上逼近圓弧牙形。

5）程序編制如下（FANUC語(yǔ)言）。

G99 G21 M08

T0101

M03 S100 （車(chē)削螺距大用低速）

G0 X28 Z12（進(jìn)入螺紋循環(huán)起點(diǎn)）

（此為圖形Ⅳ區(qū)域的加工程序）

#1=4.5（圖形Ⅳ區(qū)域的△X的增量啟示值）

WHILE [#1 GE 0] DO1

#2=SQRT[4.5X4.5-#1x#1] （△Z的計(jì)算值）

G0 X[39-2x#1] Z[12-#2] （螺紋加工的起點(diǎn)）

G32 Z[-60-#2] F12（螺紋加工的終點(diǎn)）

G0 X28

G0 Z[12-#2]

#1=#1-0.1 （△X的步距變化量）

END1

（此為圖形Ⅱ區(qū)域的加工程序）

#1=0

WHILE [#1 LE 1.5] DO2

#2=SQRT[1.5X1.5-#1x#1]

G0 X[39+2x#1] Z[6+#2] （

G32 Z[-66+#2] F12

G0 X28

G0 Z[6+#2]

#1=#1+0.1

END2

（此為圖形Ⅰ區(qū)域的加工程序）

#1=1.5

WHILE [#1 GE 0] DO3

#2=SQRT[1.5X1.5-#1x#1]

G0 X[39+2x#1] Z[6-#2] （

G32 Z[-66-#2] F12

G0 X28

G0 Z[6-#2]

#1=#1-0.1

END3

（此為圖形Ⅲ區(qū)域的加工程序）

#1=0

WHILE [#1 LE 4.5] DO4

#2=SQRT[4.5X4.5-#1x#1]

G0 X[39-2x#1] Z[0+#2] （

G32 Z[-72+#2] F12

G0 X28

G0 Z[0+#2]

#1=#1+0.1

END4

G0 X200 Z100

M30

5 結(jié)束語(yǔ)

本文中利用FANUC程序語(yǔ)言，編制出牙形是球形輪廓的螺紋程序。巧妙的應(yīng)用宏程序編輯語(yǔ)言可以大大的提升數(shù)控機(jī)床的加工能力，讓我們實(shí)踐中不斷提升數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用能力吧。

參考文獻(xiàn)

[1]高曉萍，于田霞，張立文，李學(xué)營(yíng)編著.數(shù)控車(chē)床編程與操作[M].北京：清華大學(xué)出版社.

[2]FANUC Series Oi Mate-TD 操作說(shuō)明書(shū).endprint