吳爽

（沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，沈陽110045）

基于FANUC系統(tǒng)數(shù)控車加工懸鏈曲線的研究

吳爽

（沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，沈陽110045）

通過對(duì)FANUC數(shù)控車床懸鏈線宏程序的編制，探索了規(guī)律類曲線宏程序的編制方法，利用簡單實(shí)例說明了宏程序編制程序的方法，工件坐標(biāo)原點(diǎn)不在Z零點(diǎn)的程序編制方法，為連續(xù)加工相同形狀圖形宏程序編制方法和其他特殊規(guī)律類曲線的編制提供了參考和借鑒。

FANUC數(shù)控車床；宏程序；懸鏈線；加工

0 引言

為了編制各種復(fù)雜規(guī)律曲線形狀零件加工程序，減少手工編程時(shí)進(jìn)行的繁瑣數(shù)值計(jì)算，以及精簡程序量，采用宏程序編程，使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)的混合運(yùn)算，進(jìn)行循環(huán)語句、分支語句和子程序調(diào)用語句，大大簡化了編程。同樣，對(duì)于圖形相同、尺寸不同的系列零件的編程；對(duì)于工藝路徑相同、位置參數(shù)不同的系列零件編程，都較大地簡化了程序并擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。

1 懸鏈線曲線方程

懸鏈線（Catenary）是一種曲線，它的形狀因?yàn)榕c懸在兩端的繩子由于均勻引力作用掉下來之形相似而名。適當(dāng)選擇坐標(biāo)系后，懸鏈線的方程是一個(gè)雙曲余弦函數(shù)。等高懸鏈線數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：a是一個(gè)常數(shù)，x為自變量，y是因變量。在FANUC數(shù)控車床坐標(biāo)系中Z為自變量，X為因變量，將上式方程化為FANUC數(shù)控車床坐標(biāo)系下的方程為：

2 編制加工懸鏈線曲線的宏程序

方程（1）中，用#101表示自變量Z；用#102表示Z/10，即#102＝Z/10＝#101/10；用#103表示EXP（Z/10），即#103＝EXP（Z/10）＝EXP［#102］；用#104表示EXP（-Z/ 10），即#104＝EXP（-Z/10）＝EXP［-#102］；用#105表示因變量X，#105＝5*［#103+#104］；

數(shù)控車床中加工中采用直線逼近法加工特殊曲線，沿Z方向上每0.5 mm為一個(gè)步距，每遞增一個(gè)步距得到一個(gè)Z值，通過計(jì)算得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的X值，將計(jì)算得出的X、Z值進(jìn)行刀具直線插補(bǔ)到該點(diǎn)，以此類推，最后加工得出懸鏈線的加工輪廓。

在實(shí)際加工中，我們采用先粗加工，后精加工的方法，假設(shè)在毛坯直徑尺寸為φ60 mm、長度為100 mm的圓柱棒料上加工懸鏈線形狀，利用FANUC數(shù)控車床粗加工指令G73（輪廓復(fù)合形狀多重粗車固定循環(huán)）進(jìn)行粗加工，利用FANUC數(shù)控車床精加工指令G70（精車固定循環(huán)）進(jìn)行精加工，完成懸鏈線加工程序編制。

編制程序結(jié)果圖是將懸鏈線頂點(diǎn)設(shè)在工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，若將懸鏈線頂點(diǎn)設(shè)在Z向坐標(biāo)-20處，懸鏈線宏程序粗、精加工完整編制如下：

仿真效果如圖1所示。

圖1 懸鏈線加工仿真

若加工連續(xù)相同的懸鏈線曲線圖形，需要利用FANUC數(shù)控車床子程序加工簡單方便。假設(shè)需加工連續(xù)3個(gè)懸鏈線曲線圖形，每兩個(gè)圖形之間頂點(diǎn)距離為50 mm，那么分別在G54、G55、G56中設(shè)置工件坐標(biāo)系原點(diǎn)數(shù)值，若第一個(gè)懸鏈線在G54零點(diǎn)坐標(biāo)為（-148.666，-340.700），那么第二個(gè)懸鏈線在 G55零點(diǎn)坐標(biāo)為（-148.666，-390.700），同理第三個(gè)懸鏈線在G56零點(diǎn)坐標(biāo)為（-148.666，-440.700）。編制懸鏈線加工主、子程序如下：

主程序：

子程序：

連續(xù)3個(gè)相同圖形形狀仿真效果如圖2所示。

圖2 3個(gè)連續(xù)懸鏈線加工仿真

3 結(jié)語

在加工復(fù)雜規(guī)律類曲線外形時(shí)，可利用宏程序變量參數(shù)設(shè)置，完成復(fù)雜曲面的粗、精加工；對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)不在Z＝0位置處的外形，可采用對(duì)Z初始值設(shè)置來改變?cè)c(diǎn)位置；對(duì)于加工連續(xù)形狀相同的外形，可采用在G54～G59設(shè)置不同坐標(biāo)原點(diǎn)來完成加工；對(duì)于其他方程的曲線，可利用上邊的方法完成曲線宏程序編制，本文介紹的方法可為其他類曲線加工提供借鑒和參考。

［1］ 關(guān)穎.基于FANUC系統(tǒng)的拋物線宏程序編制與加工解析［J］.煤礦機(jī)械，2011（9）：112-114.

［2］ 周保牛，黃俊桂.數(shù)控編程與加工技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

（編輯立 明）

TP 391.7

A

1002－2333（2014）05－0164－02

吳爽（1978—），女，講師，主要從事數(shù)控加工研究。

2014-02-25