宏程序數(shù)控銑削凸臺(tái)技巧及數(shù)控教學(xué)應(yīng)用

摘要：文章通過(guò)對(duì)凸臺(tái)類零件數(shù)控銑削各種加工工藝的分析比較，以FANUC-0i數(shù)控系統(tǒng)為例，利用宏程序的編程方法去實(shí)現(xiàn)加工，提出編制技巧并應(yīng)用于數(shù)控教學(xué)，對(duì)提高學(xué)生技能水平和知識(shí)水平有較大的促進(jìn)作用，為數(shù)控后續(xù)教學(xué)打下較為扎實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：宏程序；數(shù)控銑削；凸臺(tái)類零件；數(shù)控教學(xué)；FANUC-0i數(shù)控系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG659 文章編號(hào)：1009-2374（2015）15-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.026

在數(shù)控銑削加工中，平面類零件加工是學(xué)生銑床操作加工的基礎(chǔ)，以平面類零件加工為基礎(chǔ)，學(xué)生的技能知識(shí)編程水平需要通過(guò)更為復(fù)雜的零件加工去提高，從而為達(dá)到技師水平而做必要的準(zhǔn)備。同時(shí)在數(shù)控銑床加工中，凸臺(tái)類零件的加工是此類零件的典型，對(duì)于凸臺(tái)類零件加工方法有很多，可以采用循環(huán)指令，也可以單線一步步完成，可以利用軟件建模自動(dòng)生成程序，還可以采用宏程序進(jìn)行變量編程加工。用宏程序可以提高加工效率，達(dá)到預(yù)期的效果，本文就宏程序在數(shù)控銑削凸臺(tái)的應(yīng)用為例，歸納總結(jié)出宏程序在解決復(fù)雜零件加工的編程技巧，同時(shí)體現(xiàn)在數(shù)控教學(xué)的應(yīng)用中。

1 凸臺(tái)零件分析

針對(duì)典型凸臺(tái)零件展開分析，零件主要由凸臺(tái)、凹槽、外輪廓和孔組成，孔表面的加工方法有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔及光加工方法選擇原則。平面輪廓常采用的加工方法有數(shù)控銑、線切割及磨削等可采用粗銑-精銑方案。凸臺(tái)部分利用數(shù)控宏程序進(jìn)行加工，選擇以上方法完全可以保證尺寸、形狀精度和表面粗糙度要求。典型零件圖如圖1所示：

圖1

此典型零件本文分析的主要是凸臺(tái)圓弧的加工，其他的加工可以采用數(shù)控銑床的常用平面類零件的加工方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于圓弧面的加工采用之前的方法已無(wú)法正常實(shí)現(xiàn)，所以在此特正面上采用宏程序的編制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 凸臺(tái)零件工藝分析

針對(duì)典型零件的情況分析，對(duì)零件的毛坯選擇、刀具選擇、切削用量進(jìn)行逐一的分析，這里不作重點(diǎn)解釋，主要情況如下：材料選擇為45號(hào)鋼，刀具采用硬質(zhì)合金銑刀，選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本，加工參數(shù)的確定取決于操作人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)、工件要求的加工精度以及其表面質(zhì)量、工件的材料性質(zhì)、刀具的種類以及刀具形狀、銑刀的剛性等許多因素，夾具選用機(jī)用平口鉗，主要工藝表格如表1：

表1

工序號(hào) 刀具號(hào) 刀具名稱 刀具作用

1 T01 Φ120平面銑刀 加工平面，控制零件高度

2 T02 Φ10鍵槽刀 零件凹槽，正面凸臺(tái)，粗銑Φ20孔，Φ26孔，外輪廓

3 T03 Φ3中心鉆 加工定位孔

4 T04 Φ9.7鉆頭 鉆削基本孔

5 T05 Φ10鉸刀 加工Φ100+0.015的孔

6 T06 Φ20鉸刀 加工Φ200+0.007的孔

7 T07 螺紋銑刀 加工M28X1.5螺紋

3 宏程序編程分析

采用的主要技巧是宏程序分層法銑削凸臺(tái)，針對(duì)如圖2圓弧段，現(xiàn)將銑削凸臺(tái)的宏程序主程序示范如下：

圖2

G1 Z-13 F500； 刀具降至加工點(diǎn)

#1=0； 銑削第一段凸臺(tái)圓角度賦值

WHILE [#1 LE 89.9] DO1； 條件判斷，當(dāng)#1小于等于89.9°時(shí)執(zhí)行循環(huán)1

#3=3*SIN[#1]； 計(jì)算X，Y軸變量坐標(biāo)值

#5=10+[#3]； 計(jì)算Z軸坐標(biāo)值

G1 Z-#5 F80； 循環(huán)一次后Z軸上抬的高度

G1 G41 X#4 YO D1 F1000； 建立刀補(bǔ)

G2 I-#4；

#1=#1+0.5 角度遞增

END 1； 循環(huán)1結(jié)束

#6=4.888； 第二段圓弧角度賦值

WHILE [#6 LE 15.094] DO2 當(dāng)#6小于等于15.094°時(shí)執(zhí)行循環(huán)2

#8=69.298-200*SIN[#6]； 計(jì)算X軸坐標(biāo)值

#9=189.488-200*COS[#6]； 計(jì)算Y軸坐標(biāo)值

G1 Z#9 F80；

G1 X#8 YO F1000；

#6=#6+0.2；

END 2； 循環(huán)2結(jié)束

#12=15.094 第三段角度賦值

WHILE[#12 LE 90]DO1； 當(dāng)#12小于等于90°時(shí)執(zhí)行循環(huán)3

#13=3*SIN[#12]+15； 計(jì)算X軸坐標(biāo)值

#14=3*COS[#12]+10； 計(jì)算Y軸坐標(biāo)值

G1 Z#14 F80；

G1 X#13 YO F1000；

#12=#12+0.5；

END 3； 循環(huán)3結(jié)束

以上程序基于FANUC-0i系統(tǒng)的數(shù)控銑床編寫，編程技巧主要體現(xiàn)如下三點(diǎn)：（1）三段圓弧必須能夠相切，可以通過(guò)圓弧段的條件角度控制；（2）銑削第二段圓弧時(shí)遞增角度不宜太大，否則圓弧臺(tái)階較大，可選擇較小的角度，以保證銑削出較小臺(tái)階的圓弧段；（3）切入方法可以使用直線切入切出，也可以使用圓弧切入切出，但圓弧切入切出需多次建立和取消刀補(bǔ)，且對(duì)此圓弧段編程太過(guò)于繁瑣，所以采用直線切入切出方式，只需要建立一次刀補(bǔ)，刀補(bǔ)可以在刀具返回起刀點(diǎn)時(shí)取消，此方法可以提高加工效率。

4 教學(xué)應(yīng)用

針對(duì)典型凸臺(tái)零件加工的過(guò)程中，加工方法有多種多樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中可以多種方法都進(jìn)行比較試做，主要有如下方法：（1）采用M98循環(huán)指令：偏置量采用每圈0.5毫米，重點(diǎn)計(jì)算出總共需要多少次循環(huán)和嵌套，學(xué)生在體驗(yàn)過(guò)程中明顯發(fā)現(xiàn)，編寫循環(huán)指令比較復(fù)雜，而且特別容易計(jì)算出錯(cuò)，在運(yùn)行中也容易引起系統(tǒng)報(bào)警，在這個(gè)過(guò)程中，可以和學(xué)生提出，其實(shí)循環(huán)指令的應(yīng)用原理與宏程序是一致的，只不過(guò)宏程序體現(xiàn)在自動(dòng)計(jì)算很強(qiáng)大，無(wú)需像M98指令需要人為的計(jì)算相關(guān)節(jié)點(diǎn)等；（2）采用軟件進(jìn)行自動(dòng)編程：自動(dòng)編程首先需要進(jìn)行建模，對(duì)操作者的軟件操作能力有一定的要求，建模完成還需進(jìn)行系統(tǒng)匹配，對(duì)刀點(diǎn)確立，在大批量的生產(chǎn)當(dāng)中優(yōu)勢(shì)是相當(dāng)巨大的，只不過(guò)在手工編程中，宏程序體現(xiàn)的硬實(shí)力是基礎(chǔ)，有了宏程序的基礎(chǔ)，再加上軟件的編程能力，學(xué)生的技能知識(shí)水平也是質(zhì)的飛躍，而軟件自動(dòng)生成程序是單線一步步的程序，是相當(dāng)長(zhǎng)的程序，如若出現(xiàn)差錯(cuò)，檢查起來(lái)非常費(fèi)力；（3）體驗(yàn)競(jìng)賽教學(xué)：在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生在各個(gè)機(jī)床上采用課堂內(nèi)競(jìng)賽的方式，讓學(xué)生多體驗(yàn)各種方法，并在自己的操作中提高認(rèn)識(shí)，在各種方法的體驗(yàn)比賽中獲得技巧，從而達(dá)到融會(huì)貫通。讓學(xué)生之間互相交流，老師在旁指導(dǎo)，并不需要肯定某些方法，更不需要對(duì)學(xué)生采用手把手的教學(xué)方式，學(xué)生在實(shí)踐中獲取技能才是最好的方法，宏程序的編寫操作在此類方法中會(huì)讓學(xué)生有很大的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)典型凸球面類零件數(shù)控銑削加工技巧分析，采用多種方法比較，以宏程序編寫為重點(diǎn)突出了加工技巧的應(yīng)用，著力提高學(xué)生數(shù)控銑床的操作能力以及編程能力，使得學(xué)生在數(shù)控教學(xué)中占據(jù)主動(dòng)地位，為后續(xù)的數(shù)控學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜軍.FANUC宏程序編程技巧與實(shí)例精解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2] 韓鴻鸞.數(shù)控編程[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：董捷（1982-），男，浙江金華人，供職于浙江交通技師學(xué)院機(jī)電技術(shù)系，研究方向：機(jī)械工程及其自

動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint