宏程序数控铣削凸台技巧及数控教学应用

摘要：文章通过对凸台类零件数控铣削各种加工工艺的分析比较，以FANUC-0i数控系统为例，利用宏程序的编程方法去实现加工，提出编制技巧并应用于数控教学，对提高学生技能水平和知识水平有较大的促进作用，为数控后续教学打下较为扎实的基础。

关键词：宏程序；数控铣削；凸台类零件；数控教学；FANUC-0i数控系统 文献标识码：A

中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2015）15-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.026

在数控铣削加工中，平面类零件加工是学生铣床操作加工的基础，以平面类零件加工为基础，学生的技能知识编程水平需要通过更为复杂的零件加工去提高，从而为达到技师水平而做必要的准备。同时在数控铣床加工中，凸台类零件的加工是此类零件的典型，对于凸台类零件加工方法有很多，可以采用循环指令，也可以单线一步步完成，可以利用软件建模自动生成程序，还可以采用宏程序进行变量编程加工。用宏程序可以提高加工效率，达到预期的效果，本文就宏程序在数控铣削凸台的应用为例，归纳总结出宏程序在解决复杂零件加工的编程技巧，同时体现在数控教学的应用中。

1 凸台零件分析

针对典型凸台零件展开分析，零件主要由凸台、凹槽、外轮廓和孔组成，孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则。平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等可采用粗铣-精铣方案。凸台部分利用数控宏程序进行加工，选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。典型零件图如图1所示：

图1

此典型零件本文分析的主要是凸台圆弧的加工，其他的加工可以采用数控铣床的常用平面类零件的加工方法来实现，对于圆弧面的加工采用之前的方法已无法正常实现，所以在此特正面上采用宏程序的编制方法来实现。

2 凸台零件工艺分析

针对典型零件的情况分析，对零件的毛坯选择、刀具选择、切削用量进行逐一的分析，这里不作重点解释，主要情况如下：材料选择为45号钢，刀具采用硬质合金铣刀，选择切削用量的原则是：粗加工时，以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，加工参数的确定取决于操作人员的实际工作经验、工件要求的加工精度以及其表面质量、工件的材料性质、刀具的种类以及刀具形状、铣刀的刚性等许多因素，夹具选用机用平口钳，主要工艺表格如表1：

表1

工序号 刀具号 刀具名称 刀具作用

1 T01 Φ120平面铣刀 加工平面，控制零件高度

2 T02 Φ10键槽刀 零件凹槽，正面凸台，粗铣Φ20孔，Φ26孔，外轮廓

3 T03 Φ3中心钻 加工定位孔

4 T04 Φ9.7钻头 钻削基本孔

5 T05 Φ10铰刀 加工Φ100+0.015的孔

6 T06 Φ20铰刀 加工Φ200+0.007的孔

7 T07 螺纹铣刀 加工M28X1.5螺纹

3 宏程序编程分析

采用的主要技巧是宏程序分层法铣削凸台，针对如图2圆弧段，现将铣削凸台的宏程序主程序示范如下：

图2

G1 Z-13 F500； 刀具降至加工点

#1=0； 铣削第一段凸台圆角度赋值

WHILE [#1 LE 89.9] DO1； 条件判断，当#1小于等于89.9°时执行循环1

#3=3*SIN[#1]； 计算X，Y轴变量坐标值

#5=10+[#3]； 计算Z轴坐标值

G1 Z-#5 F80； 循环一次后Z轴上抬的高度

G1 G41 X#4 YO D1 F1000； 建立刀补

G2 I-#4；

#1=#1+0.5 角度递增

END 1； 循环1结束

#6=4.888； 第二段圆弧角度赋值

WHILE [#6 LE 15.094] DO2 当#6小于等于15.094°时执行循环2

#8=69.298-200*SIN[#6]； 计算X轴坐标值

#9=189.488-200*COS[#6]； 计算Y轴坐标值

G1 Z#9 F80；

G1 X#8 YO F1000；

#6=#6+0.2；

END 2； 循环2结束

#12=15.094 第三段角度赋值

WHILE[#12 LE 90]DO1； 当#12小于等于90°时执行循环3

#13=3*SIN[#12]+15； 计算X轴坐标值

#14=3*COS[#12]+10； 计算Y轴坐标值

G1 Z#14 F80；

G1 X#13 YO F1000；

#12=#12+0.5；

END 3； 循环3结束

以上程序基于FANUC-0i系统的数控铣床编写，编程技巧主要体现如下三点：（1）三段圆弧必须能够相切，可以通过圆弧段的条件角度控制；（2）铣削第二段圆弧时递增角度不宜太大，否则圆弧台阶较大，可选择较小的角度，以保证铣削出较小台阶的圆弧段；（3）切入方法可以使用直线切入切出，也可以使用圆弧切入切出，但圆弧切入切出需多次建立和取消刀补，且对此圆弧段编程太过于繁琐，所以采用直线切入切出方式，只需要建立一次刀补，刀补可以在刀具返回起刀点时取消，此方法可以提高加工效率。

4 教学应用

针对典型凸台零件加工的过程中，加工方法有多种多样，学生在学习的过程中可以多种方法都进行比较试做，主要有如下方法：（1）采用M98循环指令：偏置量采用每圈0.5毫米，重点计算出总共需要多少次循环和嵌套，学生在体验过程中明显发现，编写循环指令比较复杂，而且特别容易计算出错，在运行中也容易引起系统报警，在这个过程中，可以和学生提出，其实循环指令的应用原理与宏程序是一致的，只不过宏程序体现在自动计算很强大，无需像M98指令需要人为的计算相关节点等；（2）采用软件进行自动编程：自动编程首先需要进行建模，对操作者的软件操作能力有一定的要求，建模完成还需进行系统匹配，对刀点确立，在大批量的生产当中优势是相当巨大的，只不过在手工编程中，宏程序体现的硬实力是基础，有了宏程序的基础，再加上软件的编程能力，学生的技能知识水平也是质的飞跃，而软件自动生成程序是单线一步步的程序，是相当长的程序，如若出现差错，检查起来非常费力；（3）体验竞赛教学：在教学过程中，让学生在各个机床上采用课堂内竞赛的方式，让学生多体验各种方法，并在自己的操作中提高认识，在各种方法的体验比赛中获得技巧，从而达到融会贯通。让学生之间互相交流，老师在旁指导，并不需要肯定某些方法，更不需要对学生采用手把手的教学方式，学生在实践中获取技能才是最好的方法，宏程序的编写操作在此类方法中会让学生有很大的提升。

5 结语

本文通过对典型凸球面类零件数控铣削加工技巧分析，采用多种方法比较，以宏程序编写为重点突出了加工技巧的应用，着力提高学生数控铣床的操作能力以及编程能力，使得学生在数控教学中占据主动地位，为后续的数控学习打下坚实的基础。

参考文献

[1] 杜军.FANUC宏程序编程技巧与实例精解[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2] 韩鸿鸾.数控编程[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004.

作者简介：董捷（1982-），男，浙江金华人，供职于浙江交通技师学院机电技术系，研究方向：机械工程及其自

动化。

（责任编辑：秦逊玉）endprint