基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)輪廓曲線宏程序車削加工

陳龍波 葉達佳

摘? 要：本文結(jié)合具體的FANUC數(shù)控系統(tǒng)和拋物線輪廓車削加工，對拋物線內(nèi)輪廓的宏程序加工編程要點和技巧進行論述，實踐證明該方法對雙曲線、橢圓等非圓曲線輪廓宏程序加工具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：FANUC數(shù)控系統(tǒng);宏程序;車削加工

中圖分類號：TG51;TP391.7? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）10-0000-00

0 概述

在實際教學生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到各種如橢圓、雙曲線與拋物線等非圓曲線輪廓的零件，而常見的FANUC數(shù)控系統(tǒng)并未配置相應(yīng)的插補指令，同時分段擬合的方法存在誤差，難以達到較高的精度要求，而運用宏程序可以實現(xiàn)此類非圓曲線輪廓的加工精度。

非圓曲線輪廓加工教學生產(chǎn)經(jīng)常涉及的加工要素，也是各級數(shù)控大賽經(jīng)?？己说囊刂唬瓿绦蛟跀?shù)控車床的非圓曲線輪廓加工編程中有著廣泛應(yīng)用，本文以拋物線輪廓為例，分析了內(nèi)孔加工的數(shù)學模型，介紹相對應(yīng)的宏程序編程方法，研究表明該方法能夠提高手工編程效率，拓寬數(shù)控車床對非圓曲線的加工范圍。

1 拋物線宏程序加工

1.1 拋物線方程

拋物線的擬合通常采用直線逼近或圓弧逼近的方法，即采用小段直線或圓弧來逼近拋物線，只要插補計算的步距足夠小，就可以加工出符合要求的拋物線輪廓[1]。

如圖1所示拋物線，在XOY平面坐標系中，其標準方程為y2=2px? （p>0），對應(yīng)到數(shù)控車床的XOZ坐標系中，坐標變換后為x2=2pz? （p>0），根據(jù)圖2圖形尺寸和Z軸偏移-50計算，對應(yīng)的拋物線方程為x2=2×20（z+50），可以推導(dǎo)出

1.2 宏程序

宏程序是指在編程中用參數(shù)變量代替具體的數(shù)值，使用變量、算術(shù)、邏輯運算與條件轉(zhuǎn)移指令可以方便地實現(xiàn)循環(huán)程序設(shè)計;通過循環(huán)指令實現(xiàn)變量之間的數(shù)值計算，使用不同的函數(shù)表達關(guān)系式可以實現(xiàn)拋物線、橢圓、雙曲線等非圓曲線的編程[2]。

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)為用戶配備了強有力的類似于高級語言的宏程序功能，用戶可以使用變量進行算術(shù)運算、邏輯運算和函數(shù)的混合運算，此外宏程序還提供了循環(huán)語句、分支語句和子程序調(diào)用語句，利于編制各種復(fù)雜的零件加工程序，減少乃至免除手工編程時進行的繁瑣的數(shù)值計算，能夠精簡程序量。

1.3 拋物線曲線實例

以圖2所示燈罩模具拋物線內(nèi)曲面加工為例[3]，具體分析內(nèi)曲面加工的工藝步驟：

（1）考慮內(nèi)表面加工進刀的困難，可先在毛坯上鉆出Φ20的通孔;

（2）選擇合適的內(nèi)孔刀，沿著圖3路徑，用粗加工循環(huán)指令去除多余材料;

（3）選擇合適的精加工，沿著圖4路徑，用精加工循環(huán)指令加工到最終尺寸;

1.4 加工程序

規(guī)劃使用以下變量：

#100? Z坐標值

#101? X函數(shù)

#102? X坐標值

#103? 中間變量

O0001;

N100? ?G98 G40 G21;

N110? ?T0101;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?內(nèi)孔刀1，粗加工

N120? ?M03 S600 F100 M08;

N130? ?G00? X0? ? ? Z2.0;? ? ? ? ? ? ?粗加工起點

N140? ?#100=0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 定義#100初始值

N150? ?#103=#100+50.0;

N160? ?#101=SQRT[#103*40.0];

N170? ?#102=#101*2-0.5;? ? ? ? ? ? ? ?直徑編程，0.5余量

N180? ?G01? X18? ? ? Z#100;? ? ? ? ? ?考慮內(nèi)孔大小與刀具直徑，從X18開始

N190? ? ? ? X#102;

N200? ? ? ? ? ? ? ? W0.5;? ? ? ? ? ? ?Z向退刀0.5 mm

N210? ? ? ? X18;

N220? ?#100=#100-1;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Z向遞增-1mm

N230? ?IF [#100 GT -50.0] GOTO 150;? ? ? ?Z坐標大于-50.0則返回N150處

N240? ?G00? ? ? ? ?Z100.0;? ? ? ? ? ? Z向退刀

N250? ?T0202;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?內(nèi)孔刀2，精加工

N260? ?S1200 F60;

N270? ?G01? X18;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 考慮內(nèi)孔大小與刀具直徑，從X18開始

N280? ? ? ? ? ? ? ?Z-47.5;? ? ? ? ? ? ?分兩步到精加工起點

N290? ?#100=-47.5;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?重新定義#100初始值

N300? ?#103=#100+50;

N310? ?#101=SQRT[#103*40];

N320? ?#102=#101*2;? ? ? ? ? ? ? ? ? 直徑編程，不留余量

N330? ?G01? X#102? Z#100;

N340? ?#100=#100+0.1;? ? ? ? ?; ? ? ? ?Z向遞增+0.1mm

N350? ?IF [#100? LE? 0] GOTO? 300;

N360? ?G00? Z100.0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Z向退刀

N370? ?M09;

N380? ?M30;

1.5 注意事項

（1）進行此類內(nèi)表面加工工件時，考慮到Φ20的通孔對進刀、排屑和冷卻的影響，選擇沿X軸方向進行粗加工的進刀;

（2）內(nèi)孔刀具選擇時應(yīng)考慮孔徑大小和刀具尺寸的匹配，以免產(chǎn)生干涉;基于毛坯上Φ20的通孔，可選擇刀頭尺寸18的內(nèi)孔刀;

（3）為避免刀頭后部觸及孔壁，內(nèi)孔粗加工時進刀不可從X0處開始，退刀時也不應(yīng)退回X0處;基于孔徑與內(nèi)孔刀尺寸的匹配，選擇從進刀X18處開始，退刀也相應(yīng)退回X18處;

（4）N170處，粗加工余量放在由半徑編程轉(zhuǎn)換為直徑編程時引入，可根據(jù)實際情況自行調(diào)整;

（5）同理，如對精加工后尺寸公差有要求，可在N320處修改。

2 結(jié)語

（1）宏程序數(shù)控編程較之于軟件自動編程具有編程簡單和程序短小精悍等特點，能夠進行人工檢查，有效地解決一些含有拋物線、橢圓、雙曲線等非圓曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體零件加工。

（2）宏程序指令適合拋物線、橢圓、雙曲線等沒有插補指令的曲線輪廓編程;適合工藝路徑相同，圖形要素一致，只是尺寸不同的系列零件的編程，能夠大大減少零件的編程工作量，使程序設(shè)計更方便，靈活。

參考文獻

[1] 杜軍.數(shù)控宏程序編程手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2017：163-165.

[2] 沈春根.FANUC數(shù)控宏程序編程案例手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017：143-144.

[3] 沈建峰.數(shù)控車床編程與操作實訓[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005：122-123.

收稿日期：2020-09-04

作者簡介：陳龍波（1972—），男，福建惠安人，本科，講師，研究方向：數(shù)控技術(shù)與CAM。