任意空間角度平面銑削加工宏程序編程設計

吳金會

(九江職業(yè)技術學院 機械工程學院，江西 九江 332007)

任意空間角度平面銑削加工宏程序編程設計

吳金會

(九江職業(yè)技術學院 機械工程學院，江西 九江 332007)

任意空間角度平面在復雜類零件中應用較廣，通過運用數(shù)學知識對刀位點進行數(shù)值計算和對數(shù)控宏程序編程設計，開拓了普通數(shù)控銑床加工應用范圍，減少了工件定位、裝夾次數(shù)。借助通用的FANUC 0i mate-MC數(shù)控系統(tǒng)平臺，編寫了應用型特別強的任意空間角度平面數(shù)控加工程序，并對程序核心部分的宏程序進行數(shù)控仿真和編程設計。已優(yōu)化的宏程序起始段中的全部變量被賦予正確的數(shù)據(jù)后，數(shù)控程序能夠準確地控制球刀刀位點的運行軌跡，確保任意空間角度平面加工精度達到要求。

宏程序；數(shù)控加工；運動軌跡

0 引言

任意空間角度平面在復雜類零件中應用較廣，其表面加工精度要求越來越高，通常在數(shù)控銑床上采用球刀進行分層銑削[1]。目前編制任意空間角度平面的數(shù)控程序主要運用CAD/CAM軟件進行輔助編程，但自動編程前需要對任意空間角度平面實體建模，增加了操作步驟，生成的數(shù)控程序冗長，不但占用數(shù)控系統(tǒng)內存，而且降低了任意空間角度平面銑削加工的效率。盡管國內外出現(xiàn)許多有關機械零件數(shù)控宏程序研究成果，然而對于斜面加工宏程序研究也僅僅局限于方件上的固定倒角，該宏程序適用范圍較窄。由于不同機械零件斜面角度會有不同，所以已有的固定角度平面宏程序就無法滿足生產需求。因此急切需要研制出實用性強、應用范圍廣的任意空間角度平面宏程序，以填補該領域空白。四邊形任意空間角度平面較為普遍，本文以圖1所示a1anbnb1四邊形任意空間角度平面銑削加工為例進行宏程序編程設計。

1 任意空間角度平面數(shù)學模型建立

(1)切點與對應的刀位點坐標計算

圖1 切點與刀位點

(2)切削軌跡數(shù)量n的計算

圖2 球刀與殘余波峰高度

2 宏程序設計

根據(jù)零件加工要求，將正確的數(shù)據(jù)賦給數(shù)控宏程序變量，程序一旦運行就能準確地控制球刀刀位點的運行軌跡，加工出合格的任意空間角度平面零件[10]。參照圖1、圖2，選用當前機械制造業(yè)中通用的FANUC 0i 數(shù)控系統(tǒng)進行宏程序編制，該宏程序內容如下：

%

O1581；

#1=_；//球刀球半徑r，為正值

#2=_；#3=_；#4=_；//切點a1的x、y、z坐標

#5=_；#6=_；#7=_；//切點an的x、y、z坐標

#8=_；#9=_；#10=_；//切點b1的x、y、z坐標

#11=_；#12=_；#13=_；//切點bn的x、y、z坐標

#14=_；//主軸轉速

#15=_；//切削進給速度

#16=_；//h值，為表面粗糙度值，單位是mm

G57G17G80G40 G90;

M03S[#14];

G90G43G00Z10H01M08; //定位到安全平面高度

X[#2-#1-0]Y[#3-#1-10];

G01Z[#4]F200;

#20=SQRT[[#5-#2]* [#5-#2]+ [#6-#3]* [#6-#3]+[#7-#4]* [#7-#4]]; //計算la1an線長

#21=SQRT[[#11-#8]* [#11-#8]+ [#12-#9]* [#12-#9]+ [#13-#10]* [#13-#10]]; //計算lb1bn線長

IF[#20GT#21] GOTO 10; //取la1an與lb1bn當中線長最大值

#22=#21; // #22存儲最大線長值

GOTO 15;

N10 #22=#20;

N15 #23=2*SQRT[#1*#1-[#1-#16]* [#1-#16]]; //計算lAB長度

#24=FUP[#22/#23]; //計算n值且n取整數(shù)

#25=SQRT[[[#2-#5]*[#12-#6]-[#5-#11]*[#6-#3]]/[[#7-#4]*[#12-#6]-[#13-#7]*[#6-#3]]]; //計算k1值

#26=[[#4-#7]*#25+#2-#5]/[#6-#3] ; //計算j1值

#27=#1/SQRT[1+#26*#26+25*#25] ; //計算i2值

#28=#1*#26/SQRT[1+#26*#26+25*#25] ; //計算j2值

#29=#1*#25/SQRT[1+#26*#26+25*#25] ; //計算k2值

#30=#20/#24; //計算線長laiai+1值#31=#21/#24; //計算線長lbibi+1值

#32=0; //對i賦初始值

WHILE[#32LE#23]DO1;

#33=#32*[#5-#2]/#24; //計算i3值

#34=#32*[#6-#3]/#24; //計算j3值

#35=#32*[#7-#4]/#24; //計算k3值

#36=#32*[#11-#8]/#24; //計算i4值

#37=#32*[#12-#9]/#24; //計算j4值

#38=#32*[#13-#10]/#24; //計算k4值

G01Z#41F200;

G00Z10;

X#39Y#40;

#32=#32+1;

END1;

G00G49Z200;

M30;

3 結束語

宏程序由于自身帶有變量，在任意空間角度平面手工編程中顯得十分靈活、智能，其程序段數(shù)量少，且程序簡潔易懂的特點是CAD/CAM軟件無法完全取代的原因之一。對于在任意空間角度平面上運用通用型三軸聯(lián)動數(shù)控銑削機床配備的面向用戶開放的宏程序功能，就可以編制出正確的宏程序，并能直接在數(shù)控機床上運行，滿足了數(shù)控加工需求，拓展了宏程序的應用范圍，即能使零件表面精度達到圖紙要求，也能夠使機械加工效率顯著提高，因此在當前機械制造中值得大力推廣。

[1] 彼得·斯密德．數(shù)控編程手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2012．

[2] 郭德橋．基于球頭銑刀在斜面加工中的參數(shù)編程研究 [J]．組合機床與自動化加工技術，2013(5):98-100．

[3] NOVAK-MARCINCIN Jozef．Advanced Techniques for NC Programs Preparation[J]. Proceedings of 2013 International Conference on Mechatronic Systems and Materials Application，2013,389:726-729．

[4] 楊建明．數(shù)控加工工藝與編程 [M]．3版,北京：北京理工大學出版社，2014．

[5] 袁鋒．全國數(shù)控大賽試題精選[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005．

[6] 王秋紅， 葛勝蘭， 陳德華．利用FANUC宏程序銑削半球零件的3種方法 [J]．機床與液壓，2011,39(16):41-42．

[7] 秦春彬，蔡安江，姚艷．數(shù)控銑削參數(shù)管理系統(tǒng)的研究[J]．礦山機械，2012,40(5):122-125．

[8] 王官明，高尤坤，盧志學．改進梯形加速圓柱凸輪數(shù)控加工宏程序設計[J]．機床與液壓，2013,41(9):87-90．

[9] 李森．宏程序在橢圓銑削加工中的應用研究[J]．煤礦機械，2010，32(1):118-120．

[10] 趙玉峰,馬善坤,尹壘．基于數(shù)控工藝的平面銑削自動編程系統(tǒng)研究[J]．制造業(yè)自動化，2014(5):41-43.

(編輯 李秀敏)

Programming Design of Milling Macro Program for Plane with Arbitrary Spatial Angle

WU Jin-hui

(School of Mechanical Engineering, Jiujiang Vocational & Technical College, Jiujiang Jiangxi 332007,China)

Arbitrary spatial angle plane in complex parts have been widely used in practice. The macro programming design of numerical calculation and numerical control by using mathematical knowledge on site widen the scope of the application of ordinary CNC milling machine, reduce the workpiece positioning, clamping number. With the help of FANUC 0i mate-MC CNC system platform, write the NC program of plane with an arbitrary spatial angle, which is applied particularly wide. The macro program that is the core part of the program has been passed through by numerical simulation , and has been scientific designed. Using a common FANUC 0i mate-MC CNC system, programmer has completed macro programming about the arbitrary spatial angle plane. Giving the correct data in the initial segments of the corresponding macro variables, the CNC machine tools can accurately control the trajectory of ball - end cutter center ,and ensure Inclined plane machining accuracy requirements.

macro program; NC machining; motion path

1001-2265(2017)08-0142-02

10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.08.037

2016-11-06；

2016-12-09

吳金會(1983—)，男，江西鄱陽人，九江職業(yè)技術學院副教授，碩士，研究方向為先進制造技術及數(shù)控編程與加工，(E-mail)13767001700@163.com。

TH162;TG506

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