基于宏程序的线性变半径圆角曲面铣削加工应用研究

吴金会

(九江职业技术学院 机械工程学院，江西 九江　332007)

基于宏程序的线性变半径圆角曲面铣削加工应用研究

吴金会

(九江职业技术学院 机械工程学院，江西 九江332007)

摘要：线性变半径圆角曲面在复杂类零件中应用较广，通过运用数学知识对刀位点进行数值计算，利用宏程序编写数控程序代码，能够使数控机床快速、准确的实现自动加工。采用通用的FANUC 0i mate-MC数控系统，完成了线性变半径圆角曲面宏程序编制，在宏程序起始段赋予正确的数据到相应的变量，能够准确地控制球刀刀位点的运行轨迹，确保线性变半径圆角曲面加工精度达到要求。

关键词：宏程序；数控加工；线性变半径；运动轨迹

0引言

当今计算机辅助制造实用软件在机械制造领域应用非常普遍，利用该软件编制机械零件的数控加工程序既准确又快捷[1]，但是自动生成的程序段数量繁多，程序显得特别不够简洁。手工编程中的参数化宏程序在数控编程中的地位日益凸显，它可以灵活地调用系统中的局部变量、公共变量及系统变量进行编程[2]。数控编程人员既可以对变量赋值，也可以对变量进行算术和逻辑运算，还可以在宏程序中输入条件或无条件跳转语句来变换程序执行顺序[3]。

线性变半径圆角曲面属于复杂机械零件的一部分，对其表面加工精度要求越来越高。当前对其加工的通用方法是选用自动编程软件对线性变半径圆角曲面建模及生成切削加工刀路，经后置处理生成所需要的数控加工程序[4]。虽然采用该方法操作简便，但是生成的数控程序冗长，占用许多数控系统内存空间，增加了无用的非切削路径，降低了线性变半径圆角曲面铣削加工的效率[5]。铣削线性变半径圆角曲面时，如果能够正确地运用宏程序将会很好地改善常规加工中呈现出的不好状况，它不仅可以更准确地控制线性变半径圆角曲面的加工精度，还能省去配制额外的PC机硬件及昂贵的正版自动编程软件所需的经费开支，因此如何能正确合理地运用宏程铣削加工线性变半径圆角曲面值得我们更进一步地去研究[6]。

1线性变半径圆角曲面铣削加工刀位点运动

轨迹分析

2线性变半径圆角曲面铣削加工刀位点数值

计算

图1　变半径圆弧曲面各项参数

3线性变半径圆角曲面铣削加工的宏程序应用

所编制的宏程序能够适用于各种形式线性变半径圆角曲面铣削加工，该程序结构及内容不变，一些参数形式的变量被放置在程序开头，方便查找及编辑。根据零件加工要求，将正确的数据赋给该类变量，程序一旦运行就能准确地控制球刀刀位点的运行轨迹[8]，加工出合格的线性变半径圆角曲面零件。参照图1，选用当前机械制造业中通用的FANUC0imate-MC系统进行宏程序编制，该宏程序内容如下：

%

O1402；

#1=_；//球刀球半径r

#2=_；//线性变半径圆角曲面前侧圆弧半径r1，为正值

#3=_；//线性变半径圆角曲面后侧圆弧半径r2，为正值

#4=_；//线性变半径圆角曲面前侧圆弧面与后侧圆弧面垂直尺寸a，为正值

#5=_；//刀具沿圆弧线转过的步距角

#6=_；//主轴转速

#7=_；//切削进给速度

G57G17G80G90;

G91G28Z0;

T01M06;//换三刃球刀

M03S[#6];

G90G43G00Z[#1+10]H01;

X[-#1-#2]Y[-#1-5];

#12=0；圆心角θi的初始值

WHILE[#12LE90]DO1;//若刀位点在切点所在的圆心角范围，则执行循环程序1

#13=SQRT[#1*#1/[TAN#12*TAN#12+[#2-#3]* [#2-#3]*[ 1-SIN#12-COS#12]* [ 1-SIN#12-COS#12] /[#4*COS#12]* [#4*COS#12]+1]];//计算向量系数k

G00Z[#1+10]；抬刀

X#17Y#18;刀具快速移到前侧圆弧附近

#12=#12+#5；切点pi与切点qi的圆s心角自增

END1;//结束循环程序1

G00G49Z200;

M30;

4结束语

宏程序由于自身带有变量，在线性变半径圆角曲面手工编程中显得十分灵活、智能，其程序段数量少，且程序简洁易懂的特点是CAD/CAM软件无法完全取代的原因之一。对于在线性变半径圆角曲面上运用通用型三轴联动数控铣削机床配备的面向用户开放的参数化宏程序功能，就可以编制出正确的宏程序，并能直接在数控机床上运行，满足了数控加工需求，拓展了宏程序的应用范围，既能使零件表面精度达到图纸要求，也能够使机械加工效率显著提高，因此在当前机械制造中值得大力推广。

[参考文献]

[1] 彼得·斯密德．数控编程手册[M]．北京：化学工业出版社，2012．

[2] 何玉山．数控宏程序在铣削凹槽中的应用 [J]．组合机床与自动化加工技术，2013(5):104-107．

[3] 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术，2012(5):94-96．

[4] 胡翔云．宏程序在数控编程中的应用综述 [J]．机床与液压，2013,41(22):142-144．

[5] 袁锋．全国数控大赛试题精选[M]．北京：机械工业出版社，2005．

[6] 王秋红,葛胜兰,陈德华．利用FANUC宏程序铣削半球零件的3种方法 [J]．机床与液压，2011,39(16):41-42,83．

[7] 唐友亮，徐青青， 佘勃．宏程序在外半球面铣削加工中的应用[J]．机床与液压，2012,40(4):41-42．

[8] 王官明，高尤坤，卢志学．改进梯形加速圆柱凸轮数控加工宏程序设计[J]．机床与液压，2013,41(9):87-90．

[9]李森．宏程序在椭圆铣削加工中的应用研究[J]．煤矿机械，2010，31(1):118-120．

[10]徐巍，王宇晗．FANUC和SIEMENS的宏程序处理非圆曲线的编译实例[J]．组合机床与自动化加工技术，2008(9):72-74．

(编辑赵蓉)

Application Research of the Macro Program in Linear Variable Radius Fillet Surface Milling

WU Jin-hui

(School of Mechanical Engineering ,Jiujiang Vocational & Technical College, Jiujiang Jiangxi 332007,China)

Abstract：Linear variable radius fillet surface in complex parts have been widely used in practice. It can be made accurately on numerical control machine tools, which has been programming with the application of macro instruction before computing cutter position point coordinate figures with mathematical knowledge. Using a common FANUC 0i mate-MC CNC system, programmer has completed macro programming about the linear variable radius fillet surface. Giving the correct data in the initial segments of the corresponding macro variables, the CNC machine tools can accurately control the trajectory of ball - end cutter center ,and ensure linear variable radius fillet surface machining accuracy requirements.

Key words：macro program; NC machining; linear variable radius; motion path

文章编号：1001-2265(2016)06-0152-03

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.06.042

收稿日期：2015-07-16；修回日期：2015-08-13

作者简介：吴金会(1983—)，男，江西鄱阳人，九江职业技术学院副教授，硕士，研究方向为先进制造技术及数控编程与加工，(E-mail)13767001700@163.com。

中图分类号：TH166;TG659

文献标识码：A