任意空间角度平面铣削加工宏程序编程设计

吴金会

(九江职业技术学院 机械工程学院，江西 九江 332007)

任意空间角度平面铣削加工宏程序编程设计

吴金会

(九江职业技术学院 机械工程学院，江西 九江 332007)

任意空间角度平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和对数控宏程序编程设计，开拓了普通数控铣床加工应用范围，减少了工件定位、装夹次数。借助通用的FANUC 0i mate-MC数控系统平台，编写了应用型特别强的任意空间角度平面数控加工程序，并对程序核心部分的宏程序进行数控仿真和编程设计。已优化的宏程序起始段中的全部变量被赋予正确的数据后，数控程序能够准确地控制球刀刀位点的运行轨迹，确保任意空间角度平面加工精度达到要求。

宏程序；数控加工；运动轨迹

0 引言

任意空间角度平面在复杂类零件中应用较广，其表面加工精度要求越来越高，通常在数控铣床上采用球刀进行分层铣削[1]。目前编制任意空间角度平面的数控程序主要运用CAD/CAM软件进行辅助编程，但自动编程前需要对任意空间角度平面实体建模，增加了操作步骤，生成的数控程序冗长，不但占用数控系统内存，而且降低了任意空间角度平面铣削加工的效率。尽管国内外出现许多有关机械零件数控宏程序研究成果，然而对于斜面加工宏程序研究也仅仅局限于方件上的固定倒角，该宏程序适用范围较窄。由于不同机械零件斜面角度会有不同，所以已有的固定角度平面宏程序就无法满足生产需求。因此急切需要研制出实用性强、应用范围广的任意空间角度平面宏程序，以填补该领域空白。四边形任意空间角度平面较为普遍，本文以图1所示a1anbnb1四边形任意空间角度平面铣削加工为例进行宏程序编程设计。

1 任意空间角度平面数学模型建立

(1)切点与对应的刀位点坐标计算

图1 切点与刀位点

(2)切削轨迹数量n的计算

图2 球刀与残余波峰高度

2 宏程序设计

根据零件加工要求，将正确的数据赋给数控宏程序变量，程序一旦运行就能准确地控制球刀刀位点的运行轨迹，加工出合格的任意空间角度平面零件[10]。参照图1、图2，选用当前机械制造业中通用的FANUC 0i 数控系统进行宏程序编制，该宏程序内容如下：

%

O1581；

#1=_；//球刀球半径r，为正值

#2=_；#3=_；#4=_；//切点a1的x、y、z坐标

#5=_；#6=_；#7=_；//切点an的x、y、z坐标

#8=_；#9=_；#10=_；//切点b1的x、y、z坐标

#11=_；#12=_；#13=_；//切点bn的x、y、z坐标

#14=_；//主轴转速

#15=_；//切削进给速度

#16=_；//h值，为表面粗糙度值，单位是mm

G57G17G80G40 G90;

M03S[#14];

G90G43G00Z10H01M08; //定位到安全平面高度

X[#2-#1-0]Y[#3-#1-10];

G01Z[#4]F200;

#20=SQRT[[#5-#2]* [#5-#2]+ [#6-#3]* [#6-#3]+[#7-#4]* [#7-#4]]; //计算la1an线长

#21=SQRT[[#11-#8]* [#11-#8]+ [#12-#9]* [#12-#9]+ [#13-#10]* [#13-#10]]; //计算lb1bn线长

IF[#20GT#21] GOTO 10; //取la1an与lb1bn当中线长最大值

#22=#21; // #22存储最大线长值

GOTO 15;

N10 #22=#20;

N15 #23=2*SQRT[#1*#1-[#1-#16]* [#1-#16]]; //计算lAB长度

#24=FUP[#22/#23]; //计算n值且n取整数

#25=SQRT[[[#2-#5]*[#12-#6]-[#5-#11]*[#6-#3]]/[[#7-#4]*[#12-#6]-[#13-#7]*[#6-#3]]]; //计算k1值

#26=[[#4-#7]*#25+#2-#5]/[#6-#3] ; //计算j1值

#27=#1/SQRT[1+#26*#26+25*#25] ; //计算i2值

#28=#1*#26/SQRT[1+#26*#26+25*#25] ; //计算j2值

#29=#1*#25/SQRT[1+#26*#26+25*#25] ; //计算k2值

#30=#20/#24; //计算线长laiai+1值#31=#21/#24; //计算线长lbibi+1值

#32=0; //对i赋初始值

WHILE[#32LE#23]DO1;

#33=#32*[#5-#2]/#24; //计算i3值

#34=#32*[#6-#3]/#24; //计算j3值

#35=#32*[#7-#4]/#24; //计算k3值

#36=#32*[#11-#8]/#24; //计算i4值

#37=#32*[#12-#9]/#24; //计算j4值

#38=#32*[#13-#10]/#24; //计算k4值

G01Z#41F200;

G00Z10;

X#39Y#40;

#32=#32+1;

END1;

G00G49Z200;

M30;

3 结束语

宏程序由于自身带有变量，在任意空间角度平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。对于在任意空间角度平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，即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。

[1] 彼得·斯密德．数控编程手册[M]．北京：化学工业出版社，2012．

[2] 郭德桥．基于球头铣刀在斜面加工中的参数编程研究 [J]．组合机床与自动化加工技术，2013(5):98-100．

[3] NOVAK-MARCINCIN Jozef．Advanced Techniques for NC Programs Preparation[J]. Proceedings of 2013 International Conference on Mechatronic Systems and Materials Application，2013,389:726-729．

[4] 杨建明．数控加工工艺与编程 [M]．3版,北京：北京理工大学出版社，2014．

[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．

[7] 秦春彬，蔡安江，姚艳．数控铣削参数管理系统的研究[J]．矿山机械，2012,40(5):122-125．

[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，2010，32(1):118-120．

[10] 赵玉峰,马善坤,尹垒．基于数控工艺的平面铣削自动编程系统研究[J]．制造业自动化，2014(5):41-43.

(编辑 李秀敏)

Programming Design of Milling Macro Program for Plane with Arbitrary Spatial Angle

WU Jin-hui

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

Arbitrary spatial angle plane in complex parts have been widely used in practice. The macro programming design of numerical calculation and numerical control by using mathematical knowledge on site widen the scope of the application of ordinary CNC milling machine, reduce the workpiece positioning, clamping number. With the help of FANUC 0i mate-MC CNC system platform, write the NC program of plane with an arbitrary spatial angle, which is applied particularly wide. The macro program that is the core part of the program has been passed through by numerical simulation , and has been scientific designed. Using a common FANUC 0i mate-MC CNC system, programmer has completed macro programming about the arbitrary spatial angle plane. 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 Inclined plane machining accuracy requirements.

macro program; NC machining; motion path

1001-2265(2017)08-0142-02

10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.08.037

2016-11-06；

2016-12-09

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。

TH162;TG506

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