宏程序在圆管与椭圆管相贯坡口加工中的应用研究
2015-05-30王祥祯连俊茂
王祥祯 连俊茂
摘 要：通过建立圆管与椭圆管相贯线的数学模型，确定刀具的运动轨迹，根据运动轨迹编制相贯坡口加工用宏程序，通过修改变量控制相贯坡口的加工精度，解决圆管与椭圆管相贯坡口加工的手工编程难题。
关键词：圆管；椭圆管；相贯线；坡口；宏程序
引言
石油、化工、电力等行业中经常有不同直径的圆形和椭圆形管件需要焊接。图1所示为一圆管零件示意图，由于该容器制造质量要求较高，所以焊接前在管件上需要先加工坡口，由于两管件的结合部为圆柱与椭圆柱的相贯线，故只能采用数控铣削加工。由于相贯线为空间曲线，编程方法只能采用CAM辅助编程或宏程序编程，而宏程序具有较好的易读性和易修改性，且通用性极强，文章通过建立圆管与椭圆管相贯线的数学模型，编制相贯坡口加工用宏程序。
1 圆管与椭圆管相贯坡口加工工艺分析
圆管与椭圆管相贯坡口的加工方案可以采用先预钻下刀工艺孔，然后再按照圆管内径与椭圆管外径相贯线的轨迹加工出贯穿孔，最后按照圆管不同直径与椭圆管外径相贯线的轨迹加工相贯坡口。
2 圆管与椭圆管相贯线数学模型
3 圆管与椭圆管相贯坡口数学模型
4 加工用宏程序编制
基于FANUC 0i系统编程的宏程序如下：
4.1 圆管与椭圆管相贯线加工用宏程序
O1111；
G54G17G80G90；
M03S600；
#101=d/2；//圆管内圆半径
#102=D/2；//圆管外圆半径
#103=a；//椭圆管外径长半轴
#104=b；//椭圆管外径短半轴
#105=b；//相贯线x坐标起点坐标
#108=0.1；//相贯线x坐标变化量
#115=r；//加工刀具的实际半径值
G00Z[#102+50]；//安全高度
G00X[#104-#115-1]Y0；//下刀点位置
G00Z[#102+5]；//参考高度
G01Z[SQRT [#101*#101-#105*#105]]F120；
G41D01 X[#104]；//建立刀具半径补偿
WHILE[#105GE-#104] DO1；
#106=#103*SQRT[1-#105*#105/#104/#104]；
#107=SQRT[#101*#101-#105*#105]；
G01X[#105]Y[#106]Z[#107]；
#105=#105-#108；//相贯线x坐标赋值
END1；
#105=#105+#108*2
WHILE[#105LE#104] DO1；
#106=#103*SQRT[1-#105*#105/#104/#104]；
#107=SQRT[#101*#101-#105*#105]；
G01X[#105]Y[-#106]Z[#107]；
#105=#105+#108；//相贯线x坐标赋值
END1；
G00 Z[#102+50] ；
G40X0Y0；
M30；
4.2 圆管与椭圆管相贯坡口加工用宏程序
O2222；
G54G17G80G90；
M03S3600；
#101=d/2；//圆管内圆半径
#102=D/2；//圆管外圆半径
#103=a；//椭圆管外径长半轴
#104=b；//椭圆管外径短半轴
#105=b；//相贯线x坐标起点坐标
#109=t ；//坡口倒角总量
#110=0；//坡口倒角变量dt（赋初值）
#111=0.1；//坡口倒角变化量
#112=α；//坡口倒角角度
#115=r；//加工刀具的实际半径值r
G00Z[#102+50]；//安全高度
G00X[#104-#115-1]Y0；//下刀点位置
G00Z[#102+5]；//参考高度
WHILE[#110LE#109] DO1；//
#113=#103+#110；//倒角量为dt处椭圆长半轴
#114=#104+#110；//倒角量为dt处椭圆短半轴
#120=#102-[#109-#110]*TAN[#112]；
G01Z[SQRT[#120*#120-#105*#105]]F3000；
G41D01 X[#114]；//建立刀具半径补偿
#105=#114；//倒角量为dt处相贯线x坐标初值
#108=0.1；//相贯线x坐标变化量
WHILE[#105GE-#114] DO2；
#106=#113*SQRT[1-#105*#105/#114/#114]；
#107=SQRT[#120*#120-#105*#105]；
G01X[#105]Y[#106]Z[#107]；
#105=#105-#108；//相贯线x坐标赋值
END2；
#105=#105+#108*2
WHILE[#105LE#114] DO2；
#106=#113*SQRT[1-#105*#105/#114/#114]；
#107=SQRT[#120*#120-#105*#105]；
G01X[#105]Y[-#106]Z[#107]；
#105=#105+#108；//相贯线x坐标赋值
END2；
#110=#110+#111；//坡口倒角变量dt赋值
END1；
G00 Z[#102+50] ；
G40X0Y0；
M30；
5 结束语
在上述加工程序中，当工件形状发生变化时，只要修改#101到#104的值即可；当坡口形状发生变化时，只要修改#109和#112的值即可；当刀具直径发生变化时，只要修改#115值即可；通过修改#108和#111的值可以控制相贯线坡口的加工精度。由此可知，宏程序在圆管与椭圆管相贯坡口加工中具有较强的灵活性和通用性，因而具有较强的应用价值。
参考文献
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[2]吴金会，刘越，王祥祯.基于宏程序的方形体斜角面铣削加工应用研究[J].组合机床与自动化加工技，2012（2）：94-96.
[3]吴金会，汪程，余传佩.宏程序在凸形椭球面铣削加工中的应用研究[J].煤矿机械，2012（2）：135-137.
[4]杨静云.数控编程与加工[M].北京：高等教育出版社，2010.
作者简介：王祥祯（1981-），男，汉族，江西兴国人，九江职业技术学院讲师，学士，主要从事数控加工技术研究。
