基于FANUC系统数控车加工悬链曲线的研究

吴爽

（沈阳职业技术学院机械工程学院，沈阳110045）

基于FANUC系统数控车加工悬链曲线的研究

吴爽

（沈阳职业技术学院机械工程学院，沈阳110045）

通过对FANUC数控车床悬链线宏程序的编制，探索了规律类曲线宏程序的编制方法，利用简单实例说明了宏程序编制程序的方法，工件坐标原点不在Z零点的程序编制方法，为连续加工相同形状图形宏程序编制方法和其他特殊规律类曲线的编制提供了参考和借鉴。

FANUC数控车床；宏程序；悬链线；加工

0 引言

为了编制各种复杂规律曲线形状零件加工程序，减少手工编程时进行的繁琐数值计算，以及精简程序量，采用宏程序编程，使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算，进行循环语句、分支语句和子程序调用语句，大大简化了编程。同样，对于图形相同、尺寸不同的系列零件的编程；对于工艺路径相同、位置参数不同的系列零件编程，都较大地简化了程序并扩展了应用范围。

1 悬链线曲线方程

悬链线（Catenary）是一种曲线，它的形状因为与悬在两端的绳子由于均匀引力作用掉下来之形相似而名。适当选择坐标系后，悬链线的方程是一个双曲余弦函数。等高悬链线数学表达式为：

式中：a是一个常数，x为自变量，y是因变量。在FANUC数控车床坐标系中Z为自变量，X为因变量，将上式方程化为FANUC数控车床坐标系下的方程为：

2 编制加工悬链线曲线的宏程序

方程（1）中，用#101表示自变量Z；用#102表示Z/10，即#102＝Z/10＝#101/10；用#103表示EXP（Z/10），即#103＝EXP（Z/10）＝EXP［#102］；用#104表示EXP（-Z/ 10），即#104＝EXP（-Z/10）＝EXP［-#102］；用#105表示因变量X，#105＝5*［#103+#104］；

数控车床中加工中采用直线逼近法加工特殊曲线，沿Z方向上每0.5 mm为一个步距，每递增一个步距得到一个Z值，通过计算得到一个对应的X值，将计算得出的X、Z值进行刀具直线插补到该点，以此类推，最后加工得出悬链线的加工轮廓。

在实际加工中，我们采用先粗加工，后精加工的方法，假设在毛坯直径尺寸为φ60 mm、长度为100 mm的圆柱棒料上加工悬链线形状，利用FANUC数控车床粗加工指令G73（轮廓复合形状多重粗车固定循环）进行粗加工，利用FANUC数控车床精加工指令G70（精车固定循环）进行精加工，完成悬链线加工程序编制。

编制程序结果图是将悬链线顶点设在工件坐标系原点，若将悬链线顶点设在Z向坐标-20处，悬链线宏程序粗、精加工完整编制如下：

仿真效果如图1所示。

图1 悬链线加工仿真

若加工连续相同的悬链线曲线图形，需要利用FANUC数控车床子程序加工简单方便。假设需加工连续3个悬链线曲线图形，每两个图形之间顶点距离为50 mm，那么分别在G54、G55、G56中设置工件坐标系原点数值，若第一个悬链线在G54零点坐标为（-148.666，-340.700），那么第二个悬链线在 G55零点坐标为（-148.666，-390.700），同理第三个悬链线在G56零点坐标为（-148.666，-440.700）。编制悬链线加工主、子程序如下：

主程序：

子程序：

连续3个相同图形形状仿真效果如图2所示。

图2 3个连续悬链线加工仿真

3 结语

在加工复杂规律类曲线外形时，可利用宏程序变量参数设置，完成复杂曲面的粗、精加工；对于坐标原点不在Z＝0位置处的外形，可采用对Z初始值设置来改变原点位置；对于加工连续形状相同的外形，可采用在G54～G59设置不同坐标原点来完成加工；对于其他方程的曲线，可利用上边的方法完成曲线宏程序编制，本文介绍的方法可为其他类曲线加工提供借鉴和参考。

［1］ 关颖.基于FANUC系统的抛物线宏程序编制与加工解析［J］.煤矿机械，2011（9）：112-114.

［2］ 周保牛，黄俊桂.数控编程与加工技术［M］.北京：机械工业出版社，2009.

（编辑立 明）

TP 391.7

A

1002－2333（2014）05－0164－02

吴爽（1978—），女，讲师，主要从事数控加工研究。

2014-02-25