變半徑補(bǔ)償宏程序在任意輪廓倒角中的應(yīng)用

[摘 要] 討論用球銑刀倒角的編程加工方法。根據(jù)被加工零件輪廓編程，通過宏程序調(diào)用和變半徑補(bǔ)償功能，找出通用公式，進(jìn)行任意輪廓邊緣倒角的編程與加工。

[關(guān) 鍵 詞] 球銑刀；倒角；銑削加工；變半徑補(bǔ)償；宏程序

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）20-0098-02

一、引言

在數(shù)控銑削時(shí)，我們經(jīng)常遇到零件技術(shù)要求為輪廓邊緣倒角的情況，可以選用成形刀倒棱加工，但此加工方式涉及刀具種類多，造成成本較高，而且精度也受刀具本身性能影響變差；雖然現(xiàn)在可以借助CAD/CAM軟件自動(dòng)編程，但是自動(dòng)編程生成程序長(zhǎng)，多數(shù)只能一次使用，重復(fù)使用率低。為了解決以上問題，本文以FUNAC系統(tǒng)為例，介紹一種變半徑補(bǔ)償用戶宏程序編程與加工方法。該方法在輪廓倒角角中編程靈活、高效、快捷，是加工編程的重要補(bǔ)充。

二、宏程序變量和控制語(yǔ)句

（一）變量

1.變量定義

一個(gè)變量由變量符號(hào)“#”和變量號(hào)組成，如：#i（i=1，2，3，4…），也可用表達(dá)式來(lái)表示變量，如：#[<表達(dá)式>]。

2.變量類別

（1）局部變量#1～#33是在宏程序中局部使用的變量。

（2）公共變量#100～#149、#500～#531是通過主程序及其調(diào)用的子程序通用的變量，公共變量的用途在系統(tǒng)中沒有明確的規(guī)定，用戶可以自由使用。

（3）系統(tǒng)變量是在系統(tǒng)中用途固定的變量，例如#13001對(duì)應(yīng)刀具半徑補(bǔ)償，可以直接調(diào)用。

3.變量使用

在地址號(hào)后可使用變量，如：#8=0.08，則F#8表示F0.08；對(duì)于M#130，若#130=30時(shí)，則為M30，程序結(jié)束，主軸停。

4.宏程序的使用格式

O0001-O08999（O0001-O08999為宏程序號(hào)）

N10指令

…

N_M99

上述宏程序內(nèi)容中，除通常使用的編程指令外，還可以使用變量、算術(shù)運(yùn)算指令及其他控制指令。變量值在宏程序調(diào)用指令中賦值。

（二）控制指令

宏程序中控制指令起到控制程序流向的作用。循環(huán)指令格式如下：

WHILE[條件式條件表達(dá)式]DOm（m=1，2，3）；

……

ENDm；

上述“WHILE[條件式條件表達(dá)式]DOm（m=1，2，3）；……ENDm”程序含義為

（1）WHILE語(yǔ)句是先執(zhí)行條件判斷，然后再執(zhí)行循環(huán)體。

（2）條件表達(dá)式滿足時(shí)，程序段DOm至ENDm即重復(fù)執(zhí)行。

（3）條件表達(dá)式不滿足時(shí)，程序轉(zhuǎn)到ENDm后處執(zhí)行。

（4）如果WHILE[條件式條件表達(dá)式]部分被省略，則程序段DOm至ENDm之間的部分將一直重復(fù)執(zhí)行。

三、輪廓邊緣倒角原理

輪廓邊緣倒角有別于簡(jiǎn)單的二維曲線輪廓加工，屬于三維型面加工。我們可將輪廓邊緣倒角過程分解為刀具沿曲線輪廓在XOY平面內(nèi)走刀和沿Z軸移動(dòng)。在不斷周期地改變刀具半徑補(bǔ)償值時(shí)深度Z值也跟著變。我們可以將倒角部分看成是由有限個(gè)輪廓尺寸隨著深度z變化的輪廓軌跡的疊加，如圖1所示。

我們只要能確定深度Z值與輪廓半徑的相互變化關(guān)系，就可用宏程序編制孔口倒角的加工程序。為保證表面質(zhì)量，我們以球銑刀加工倒角。假設(shè)SR為孔口倒角半徑，r為球銑刀刀具半徑，D為孔直徑。用球刀球心對(duì)刀。Z為球心深度方向變量，β為夾角（#1表示），即深度Z處刀具中心和圓角圓心的連線與鉛垂線的夾角，X為β角度對(duì)應(yīng)的輪廓半徑。只要得出深度Z和輪廓半徑X之間的關(guān)系，即可用宏程序編程。從圖1右邊原理圖可以得出：

Z=[SR+r]*COS[#1]-[SR+r]，X=[SR+r]*SIN[#1]-SR；其中，#1的變化范圍為0～90°。在用宏程序編程時(shí)，刀具半徑補(bǔ)償值就是X。我們可以將X值保存在系統(tǒng)變量#13001中，即#13001=[SR+r]*SIN[#1]-SR，以后只要每次調(diào)用該值就行。

四、孔口倒角編程與應(yīng)用實(shí)例

假設(shè)工件坐標(biāo)原點(diǎn)在刀尖接觸工件上表面時(shí)球心位置，用φ10球頭銑刀加工圖2所示零件的凸半球曲面。根據(jù)需要設(shè)置變量#1——β，0——90°；#2切削時(shí)變半徑補(bǔ)償值；#3切削時(shí)球刀中心。變半徑補(bǔ)償用戶宏程序如下：

O0001；

G54G17 G90 G80G40G49；

G00 Z100 S1000 M03；

X0 Y0；

Z10 M08；

#1=0；

WHILE [#1LE90] DO1；

#2=[5+5]*SIN[#1]-5；

#3=[5+5]*COS[#1]-[5+5]；

#13001=#2；

G01 Z[#3]F350；

G41 G01 X10Y0 D1 F600；

G03 I[-10] J0 F2000；

G1 G40 X0 Y0；

#1=#1+3；

END1；

G00 Z100 M09；

M05；

M30；

為了縮短編程時(shí)間，降低加工成本，提高編程效率，利用上述編程原理解決孔口倒角具有較好的通用性和實(shí)用性，是一種很好的編程方法。以上編程方法適用于任何輪廓形狀的編程與加工，只需改變SR和r。讀者可以根據(jù)需要編寫凹形、直線形倒角變半徑補(bǔ)償宏程序。

參考文獻(xiàn)：

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