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        宏程序在加工圓弧面中的應(yīng)用

        2013-06-01 12:38:56蔣曉敏
        機電工程技術(shù) 2013年4期
        關(guān)鍵詞:宏程序圓弧數(shù)學(xué)模型

        蔣曉敏

        (江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇江陰 214405)

        在數(shù)控加工中,經(jīng)常會遇到各種各樣的圓弧曲面的加工。最常見的就是XY面的圓弧,這種圓弧面可以通過G02/G03 圓弧指令的編程來完成加工,非常方便。

        其他平面的圓弧面的加工,雖然使用G02/G03 圓弧指令來編程也能進行加工,但往往加工程序比XY面的圓弧要復(fù)雜,這時正確的做法是利用宏程序來編程。下面是應(yīng)用宏程序精加工圓弧面的兩個例子,當然在精加工前要進行粗加工,先銑削長方形輪廓,此處省略。

        1 實例一:平行坐標平面的圓弧面的加工

        1.1 實例說明

        如圖1 所示,該圓弧面在G18 平面(XZ 平面)內(nèi)的投影為圓弧。該圓弧半徑為30 mm,投影到XY面為長48 mm,寬25 mm的長方形,長方形的2 個邊分別平行于X、Y 軸,長方形關(guān)于Y 軸對稱。

        1.2 確定編程思路

        加工該圓弧常見的有兩種方法。一種方法就是用G02/G03 指令編制G18 平面的圓弧指令,可以實現(xiàn)圓弧面的加工??吹降氖且粭l圓弧,在加工中,必須把左半個圓弧與右半個圓弧分開,用2 個圓弧指令,中間還要加上直線段指令來過渡(因為刀具直徑的緣故)。然后沿著Y 方向移動一個較小的間隔,再用G02/G03 指令銑削一步加工,依次循環(huán),直到圓弧面的長度尺寸滿足圖紙的要求為止。

        圖1 平行坐標平面的圓弧面立體圖

        另一種加工方法采用擬合的方法,刀具在某一個X位置,沿Y方向走直線;然后沿Z方向抬一個很小的距離,刀具移動至另一個X位置,再沿Y方向走直線,這樣依次循環(huán),實現(xiàn)圓弧的加工。

        這里選第二種方法,用宏程序來完成該圓弧面的加工。

        雖然球頭銑刀在加工圓弧面時的工件表面質(zhì)量好,但是鍵槽銑刀編程較球頭銑刀容易,數(shù)值計算也更容易,且移動的步距適當小的時候,一般也能夠滿足工件的表面質(zhì)量要求。故這里選用12 mm鍵槽銑刀,機床為FANUC數(shù)控系統(tǒng),取前側(cè)圓弧的最高點為工件原點,見圖2。

        圖2 數(shù)學(xué)模型

        1.3 數(shù)學(xué)模型[1]

        #1:刀具底面到圓弧中心的距離;

        #2:刀刃到圓弧對稱中心的距離;

        那個用木頭搭建的,小得像工地上臨時住所一樣的家,被臺風撕成了一堆破木頭,溫衡站在這堆木頭前,沒有哭,她已經(jīng)習(xí)慣了這種突如其來的災(zāi)禍。她蹲下來,在一堆木頭里,尋找還沒有被損壞的東西和她的存錢罐,就像在她命途多舛的生命里,尋找渺小的希望。

        #3:Z坐標值;

        #4:X坐標值。

        1.4 加工程序

        2 實例二:非平行坐標平面的圓弧面的加工

        非平行坐標平面的圓弧面立體圖如圖3所示。

        圖3 非平行坐標平面的圓弧面立體圖

        2.1 與實例一的對比

        該圓弧面的尺寸與圖1 完全一樣,變化前的數(shù)學(xué)模型如圖4 旋轉(zhuǎn)前的數(shù)學(xué)模型;變化在于圓弧在XY面旋轉(zhuǎn)了一定角度,其數(shù)學(xué)模型如圖5旋轉(zhuǎn)后的數(shù)學(xué)模型。

        2.2 確定編程思路

        用G02/G03 指令編程不能實現(xiàn)加工這樣的圓弧面,因為該圓弧面不平行于任一個坐標平面。換個思路,可以把它看作在XY 面旋轉(zhuǎn)了一個角度。因此,在編程時就可以結(jié)合G68/G69坐標旋轉(zhuǎn)功能來實現(xiàn)加工的要求,只要在例一的程序中加入這2 個指令就可以了。考慮到程序的通用性,把圓弧面的各個尺寸和刀具的直徑都用變量來表示。

        圖4 旋轉(zhuǎn)前的數(shù)學(xué)模型

        2.3 數(shù)學(xué)模型

        #1:刀具底面到圓弧中心的距離;

        #2:刀刃到圓弧對稱中心的距離;

        #3:Z坐標值;

        #4:X坐標值;

        #8:圓弧半徑;

        #9:圓弧面的長度;

        #10:圓弧面的寬度;

        #11:圓弧面的深度;

        #18:旋轉(zhuǎn)角度;

        #20:刀具半徑。

        2.4 加工程序

        圖5 旋轉(zhuǎn)后的數(shù)學(xué)模型

        3 結(jié)語

        通過以上宏程序加工圓弧面的例子,得出第二個程序具有以下三個優(yōu)點。

        (1)用變量的形式對參數(shù)賦值,通用性較強,具有獨特的作用[2]。例如圓弧面的尺寸、旋轉(zhuǎn)角度發(fā)生改變,只需給這些參數(shù)賦值,完全可以用同一個程序來加工。

        (2)在加工中用沿Y 向往復(fù)走刀的方法,大大減少了單一方向運動中需要抬刀的步驟,節(jié)約了加工時間,大大提高了加工效率。

        (3)程序雖然采用刀具中心軌跡編程,但當?shù)毒咧睆桨l(fā)生變化時(刀具磨損或者更換新刀),只要對直徑重新賦值,而不需修改程序的其他地方,起到了類似刀具半徑補償功能的作用。

        [1]陳海舟.數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.

        [2]黃冬英.宏程序在刻線加工中的應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機床,2011(2):160-162.

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