數(shù)控車(chē)圓弧螺紋的程序優(yōu)化

(江蘇省常州劉國(guó)鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 常州 213025)

在數(shù)控車(chē)螺紋編程加工中，圓弧牙型螺紋一直是加工難點(diǎn)，使用宏程序編程雖然可以進(jìn)行加工，但缺點(diǎn)是編程人員要有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和邏輯思維，而且程序的可移植性差，換一個(gè)機(jī)床系統(tǒng)可能就要修改格式，這些問(wèn)題使得編程效率大大降低。本文探討如何使用mastercam軟件進(jìn)行編程生成通用加工程序。圓弧牙型螺紋如圖1所示。

圖1 圓弧牙型螺紋

1 螺紋的宏程序編制與分析

1.1 螺紋的宏程序編制原理

圖1中圓弧半徑為2 mm，可以用半徑為 1 mm 的圓弧車(chē)刀進(jìn)行仿形車(chē)削，由于牙型較深，首先要將螺紋牙型整體向外偏移4個(gè)距離，使用宏變量，改變起刀點(diǎn)的位置進(jìn)行車(chē)削，所有起刀點(diǎn)的軌跡就是圓弧螺紋。圓弧牙型螺紋的加工原理如圖2 所示。

圖2 圓弧牙型螺紋加工原理

1.2 圓的方程式轉(zhuǎn)換

編程前需要把圓弧的坐標(biāo)參數(shù)方程轉(zhuǎn)化成與數(shù)控車(chē)相同的坐標(biāo)方程，根據(jù)圖1，圓的參數(shù)方程轉(zhuǎn)換成數(shù)控車(chē)的坐標(biāo)方程為：

1.3 螺紋的宏程序編制

FANUC 數(shù)控車(chē)系統(tǒng)圓弧牙型螺紋的加工，主要利用螺紋加工指令G32并通過(guò)宏程序來(lái)改變。程序編制如下[1]：

T0505 //R1球刀，中心對(duì)刀

S300M3

G0X42Z15

#1=34 //將牙型偏移后的中心距為34

#10=3 //粗加工的角度遞增值

WHILE[#1GE26]DO1 //牙型中心距不小于26時(shí)，執(zhí)行程序，26為現(xiàn)在的中心距

#2=0 //凹圓弧的起始角度為0

WHILE[#2GE-180]DO2 //順時(shí)針車(chē)半圓，所以為-180

#3=#1+2*SIN[#2]*1 //凹圓弧的X值，1=R2-刀具半徑1

IF[#3GT34]GOTO1 //當(dāng)這個(gè)#3大于這個(gè)32，跳過(guò)循環(huán)，判斷有無(wú)空刀的作用

#4=15+COS[#2]*1 //凹圓弧的Z值

G0 X#3 Z#4 //定位

G32Z-50F8

G32X42

G0Z#4

N1 #2=#2-#10 //粗工的角度遞增量為3

IF[#3EQ26]THEN#10=1 //當(dāng)#3=26時(shí)，強(qiáng)制賦值#10=2，進(jìn)行半精加工

END2

#2=0 //重新賦值，開(kāi)始粗車(chē)凸圓弧

#10=3

WHILE[#2LE180]DO3

#5=#1+2*SIN[#2]*3 //凸圓弧的X值，3=R2+刀具半徑1

IF[#5GT34]GOTO2 //判斷是否有空刀

#6=15+3*COS[#2]-4 //這里要注意，因?yàn)槭擒?chē)凸圓弧，所以是要向負(fù)方向偏移4=1+3

G0X#5Z#6

G32Z-50F8

G32X42

G0Z#6

N2 #2=#2+#10

IF[#3EQ26]THEN#10=1

END3

#1=#1-0.2

END1

1.4 螺紋宏程序編制存在的問(wèn)題

(1)圓弧的起刀點(diǎn)需要進(jìn)行計(jì)算，其屬于有規(guī)律曲線，如果是無(wú)規(guī)律的曲線更難；

(2)本文采用了仿形車(chē)削，空刀很多，程序在修改判斷空刀的語(yǔ)句上面浪費(fèi)了很多時(shí)間；

(3)程序的可移植性差，換個(gè)機(jī)床系統(tǒng)就要修改程序格式；

(4)宏程序難度高，學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)；

(5)編制過(guò)程繁瑣，容易出錯(cuò)，編程效率低。

2 圓弧牙型螺紋的軟件編制

2.1 mastercam的后處理修改

打開(kāi)mastercam所在的文件位置，按順序點(diǎn)擊lathe-posts-MPLFAN.pst，用記事本打開(kāi)，修改里面的代碼，具體修改方法如下[2-3]：

(1)在第一行代碼(mastercam自帶)下方插入一個(gè)副程序。

[POST_VERSION] #DO NOT MOVE OR ALTER THIS LINE# V19.00 P4 E1 W19.00 T1447190147 M19.00 I0 O0

plw

“G32 Z-40.F8.”，e$

“X34.”，e$

“G0 Z18.”，e$

因?yàn)閙astercam本身沒(méi)有異形螺紋的車(chē)削功能，所以它生成的程序都是G0、G1的通用程序，需要插入G32代碼。這個(gè)副程序并不是一成不變，需要根據(jù)不同的螺紋尺寸修改。最后一行，在之前的宏程序當(dāng)中給的Z向定位點(diǎn)是15，在mastercam繪制的牙型和余弦曲線很相似，螺紋的牙頂寬為8，取一半為4，加上刀具半徑1，所以這里取刀具在牙型的中間值18。plw相當(dāng)于給這個(gè)副程序?qū)懥藗€(gè)標(biāo)題，必須頂格寫(xiě)，而且必須是plw不能是其他的字母。下面三行代碼開(kāi)頭必須要有空格。e$相當(dāng)于C語(yǔ)言當(dāng)中的換行符/n。

(2)在后處理代碼中，查找字符‘plinout’，并且修改如下(為了方便說(shuō)明將原處理也給出)：

plinout #Output to NC，linear movement - feed

pcan1，pbld，n$，psgplane，sgfeed，pexct，psgcode，psccomp，pwcs，pxout，

pyout，pzout，pcout，pfr，pscool，strcantext，e$

if rpd_typ$ = 7，ptool_insp #Tool inspection point

pcirout #Output to NC，circular interpolation

pcan1，pbld，n$，psgplane，sgfeed，pexct，psgcode，psccomp，pxout，

pyout，pzout，pcout，parc，pfr，pscool，strcantext，e$

Mastercam原處理

plinout #Output to NC，linear movement - feed

sg01 = sg00

sxg02 = sg00

sxg03 = sg00

pcanl，pbld，n$，psgplane，sgfeed，pexct，*sgcode，psccomp，pwcs，*pxout，

pyout，*pzout，pcout，pscool，strcantext，e$

plw

if rpd_typ$ = 7，ptool_insp #Tool inspection point

pcirout #Output to NC，circular interpolation

pcanl，pbld，n$，psgplane，sgfeed，pexct，psgcode，psccomp，pxout，

pyout，pzout，pcout，| pscool，strcantext，e$

Mastercam螺紋后處理

對(duì)比原處理和修改后的后處理可知：sg01、sxg02、sxg03為強(qiáng)制將G1/G2/G3變成G0；*sgcode為每一行坐標(biāo)強(qiáng)制輸出G0；*pxout為強(qiáng)制輸出X；*pzout為強(qiáng)制輸出Z；pfr為刪除進(jìn)給速度F；parc為刪除半徑R。此次修改只能用作生成螺紋程序，建議另存為。

2.2 圓弧牙型螺紋的軟件編制

打開(kāi)mastercam，繪制圓弧牙型螺紋，使用溝槽功能，生成刀路軌跡并輸出程序。繪制牙型后，需要將其打斷成若干段曲線以便進(jìn)行精加工。螺紋牙型繪制如圖3所示。

圖3 螺紋牙型繪制

程序如下：

O0000

G0 T0505

G18

G97 S300 M03

G0 G54 X34.Z18.

G99 G0 X29.8

G32 Z-40.F8.

X34.

G0 Z18.

……

……

G0 X25.477 Z16.908

G32 Z-40.F8.

X34.

G0 Z18.

G0 X25.416 Z16.915

G32 Z-40.F8.

X34.

G0 Z18.

G0 X25.385 Z16.919

……

……

G32 Z-40.F8.

X34.

G0 Z18.

G0 X22.Z18.

G32 Z-40.F8.

X34.

G0 Z18.

G0 X30.

M05

T0500

M30

2.3 圓弧牙型螺紋的仿真

打開(kāi)仿真軟件vericut，設(shè)置R1球刀如圖4所示，螺紋仿真如圖5所示[4-5]。

圖4 R1球刀

圖5 螺紋仿真

3 結(jié)束語(yǔ)

闡述了圓弧螺紋的宏編制和軟件編制，軟件編制通過(guò)修改后處理生成程序，不僅可以車(chē)削圓弧螺紋，還可以車(chē)削其他任意牙型螺紋，解決了宏編制編程困難的問(wèn)題，提高了編程效率，而且在mastercam中可以修改切削方向、重疊量等參數(shù)，這不僅能夠提高刀具壽命，還可以改善螺紋表面質(zhì)量，甚至可以進(jìn)行精加工，這些都是宏編制難以做到的。