薄板零件的工艺及正弦轮廓的编制

2013-10-21何国旺

卷宗 2013年12期

关键词：工艺分析宏程序

何国旺

摘要：本文以加工中心实习中的典型薄板零件为例，通过工艺的分析以及一些基本指令的简介，合理的选择机床，工件，切削要素，简述编程简化运用

关键词：工艺分析；宏程序；手工编程

CNC（数控机床）是计算机数字控制机床（Computer numericalcontrol）的简称，是一种由程序控制的自动化机床。加工中心是一种高效率高精度的机床，相比普通数控铣床多了自动换刀功能，因此大大的提高了生产和加工效率。

1 基本指令简介

G54建立工件坐标系，G90是绝对量编程，G91是增量编程，G40取消刀补，G41左刀补，G42右刀补，M03为主轴正转，S为转速，F为主轴进给率，不同刀具的S不同，

主轴F也不同。M30为主轴停止。G0 X_Y_Z_快速定位，G01 X_Y_Z_直线插补，G02 X_Y_Z_R_顺向插补（从第三轴正方向往负方向看），G03 X_Y_Z_R_逆向插补（从第三轴正方向往负方向看），G68X_Y_R_旋转指令。G69取消旋转，G16 X_Y_建立极坐标（X为极点长度Y为角度），G15取消极坐标。G81钻孔X__Y__Z__R__F__（G85绞孔），G80取消钻孔。

2 准备工作

如图1-1所示，是加工的典型课题，零件为正反两面，零件毛坯为90mm×90mm×20mm的45号钢，采用FANUC 0I系统的立式加工中心，采用平口钳进行装夹（注；批量生产时应采用专用夹具可提高效率），根据工件材料选择合适的刀具，加工此零件的刀具有Φ12键槽铣刀、Φ10键槽铣刀、Φ6倒角刀、中心钻、Φ8.5和Φ9.8的钻头、Φ10H7铰刀、镗刀。用BT40刀柄来装刀，打开机床后，首先机床XYZ坐标回零点，在MDI里设置M03主轴转速，用盘刀进行面铣，然后用手摇轮对工件进行对刀，设置工件的中心为XY的零点位置，Z轴零点坐标以平铣刀接触到工件上表面为准。通常在G54坐标系里设置。

3 工艺分析

工艺路线的安排是加工的重要环节，它影响到被加工工件的质量及刀具的使用寿命。合理的安排好工艺路线，可以提高切削效率和工件的表面精度，保证加工质量。分析图纸可以确定应先加工A面，方便B面加工时的装夹。（要遵循：先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行的切削原则。减少重负定位次数和换刀次数。）

1.首先我们应先加工带有正弦曲线的外轮廓，用Φ12的键槽铣刀粗加工（注；加工轮廓时在刀补表里输入刀具的半径量，如Φ12的刀具在刀补表里将半径改成6）。运用增加刀补的方法把周边废料去除，也可手动快速去除。

2.用Φ10键槽铣刀粗加工带有R5倒角的外形轮廓。

3.用Φ10键槽铣刀粗加工两个开口槽。

4.用Φ12键槽铣刀粗加工Φ30Φ20的孔，再用镗刀精镗Φ30的孔。

5.用Φ10键槽铣刀硬质合金刀具对轮廓精加工保证尺寸达到图纸的公差要求。

6.用中心钻定位Φ8.5钻头打孔Φ9.8钻头扩孔倒角后用Φ10铰刀铰孔。

7.用Φ6倒角刀对已加工好的轮廓倒角去毛刺。

8.A面已经加工结束，加工反面时注意用正弦曲线轮廓的两条平行边装夹，加工B面椭圆时注意旋转。

9.為保证对刀的准确性，应采用中心孔对刀。

10.分析图纸我们可以知道先用Φ12键槽铣刀粗加工正方形的凸台。

11.然后用Φ12键槽铣刀粗加工椭圆。

12.用Φ12键槽铣刀粗加工最上面凸台。

13.修改刀补去除废料。

14.用Φ10硬质合金刀精加工以上轮廓。

15.用Φ6倒角刀对各个轮廓倒角。

4 工艺安排

1.在编写图形上各个轮廓程序中，统一的采用外轮廓顺铣，内轮廓逆铣的加工方式，在没有盘刀的情况下，我们也能用Φ12的键槽铣刀铣面，在编辑铣面时，我们可以运用调用子程序的功能，例M980002L07，O0002为被调用的子程序名，L后面为子程序被调用的次数，程序采用G91增量编程方法更为方便，M99为子程序调用结束.

2.带有R5倒角的外轮廓，该轮廓中带有R5的倒角，因此用Φ10粗铣刀进行加工，周边废料手工去除会很方便。

3.对于两个开口槽，编写两个开口槽程序时，可以采用旋转指令G68，在Y轴方向上编写一个开口槽子程序，再通过两次调用子程序来加工，程序结束时用G69取消旋转。内轮廓采用逆铣，用Φ10的铣刀粗加工.

4.加工Φ30，Φ20的中心孔，可以把深度设为变量，由于两个孔的深度不同，所以在程序中要设置两个深度变量，以达到自动下刀的目的（Φ12的粗铣刀加工）.

5.打孔扩孔，采用固定循环G81指令，X，Y，Z为孔底坐标，通常Z轴加工的起始高度设置为5为安全平面，R为钻孔半径， F为进给率，通常在50左右，如果有多个孔，直接在G81下面写孔的XYZ坐标.

6.铰孔，用G85固定循环指令，X，Y，Z为孔底坐标，R为安全平面，通常转速在100左右，F为30，该指令下刀抬刀均为G01速度，因此能较好的保证孔壁的表面质量. A面粗加工结束，改用Φ10的硬质合金刀具对以上轮廓进行精加工，首先应测量粗加工后各轮廓的精加工余量，然后再利用改小刀补的方法，直接调用以上程序，使各部件达到图纸的精度要求。

7.加工方形外轮廓，该轮廓有4个R6的圆角，可以用倒角指令（X、Y、R）简化编程，其中X、Y为两条直线相交点坐标，R为倒角半径，轮廓深度-9，因此把深度设为变量运用宏程序自动改变深度（Φ12的粗铣刀）.

8.加工椭圆时，由于装夹时工件旋转了90度，因此编写程序时也应将坐标系旋转90度，将椭圆的度数设置为变量，运用椭圆的方程编写程序，外轮廓顺铣，深度为-7，不能一刀加工，还应设一变量（深度），（Φ12的粗铣刀），剩余废料可以手动快速去除.

9.加工图形最上面的外轮廓，很容易看出，该轮廓是由两个圆弧旋转得到，运用G68旋转指令，只需要编一个子程序，然后调用即可，注意如果旋转次数较多时，也可把度数设为变量，运用宏程序自动累加度数，该图为外轮廓，要求顺铣，所以度数应该递减，减少抬刀（Φ12的粗铣刀）.

5 正弦曲线的原理

在数控加工中，直线和圆弧式构成工件轮廓的基本线条，所以数控系统一般都具有直线和圆弧差插补功能，而对于非圆曲线和列表曲线构成的曲線轮廓，则一般采用直线段逼近或是圆弧段逼近的方法来实现加工。此薄类零件的对于加工正弦函数曲线轮廓，以直线段逼近进行加工。加工轨迹的坐标值X方向以1度为间距来取逼近线段点的计算值，以弧度值为计量单位1°=π/180.

6 正弦轮廓的编制

1.正弦函数曲线的公式：y=30sin（x） .

2.正弦曲线程序，是可以把度数设为变量，分析图纸后我们可以知道该正弦曲线在0～180区间范围内，该曲线总长为60，因此每度为1/3，根据度数的累加，曲线的原点还应向左偏移30，外轮廓采用顺铣，周边废料可以采用加大刀补的方法去除，或者手动快速去除（用Φ12粗铣刀加工）程序如下：

O0001

G54 G90 G40 M03 S800

G0 X0 Y-45 Z20

G01 X#2 Y#3

G01 Z-4 F80

G41 D01 G01 Y-30 F100

X-30 R5

#1=0

N10 #2=1/3×#1-30