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.