劉興良，張軍前

(西安航空學(xué)院 機(jī)械學(xué)院，陜西 西安 710077)

1 引言

坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)用于零件結(jié)構(gòu)位置比較規(guī)整，但相對基準(zhǔn)軸偏轉(zhuǎn)了一定的角度。為了便于計(jì)算，可采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，將輪廓轉(zhuǎn)到適于計(jì)算的位置，使編程方便。但對坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令的執(zhí)行過程必須清楚，才能編出正確的程序。

2 指令使用研究

教材《數(shù)控加工編程與操作》中敘述的FANUC 0i-MA系統(tǒng)的數(shù)控銑床的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令：G68-坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)；G69-取消旋轉(zhuǎn)。指令格式：G68X Y R ; oooooo；G69；其中，X-Y-是坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)中心(若要在ZX、YZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，必須用G18、G19指定旋轉(zhuǎn)平面；省略X、Y，當(dāng)前點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心)R-旋轉(zhuǎn)角度，G68后第一個程序段，必須用絕對坐標(biāo)。若用增量坐標(biāo)，以當(dāng)前點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心。上述教材中的例題如圖1所示，加工模板零件的四個型腔的內(nèi)輪廓。

按圖1所示位置坐標(biāo)很難計(jì)算，用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)功能可以簡化。方法是先將坐標(biāo)原點(diǎn)移至第一象限中型腔的中心，再旋轉(zhuǎn)45°，按新的位置計(jì)算坐標(biāo)，簡便許多。如圖2所示，按新位置設(shè)計(jì)走刀路線，將這一部分編成子程序，供主程序調(diào)用。在主程序中，運(yùn)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)功能，逐個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，完成其它型腔加工。程序如下O0007：

圖1 模板

在A點(diǎn)下刀，順銑輪廓，B點(diǎn)建立徑向刀補(bǔ)，加工完后，從B點(diǎn)撤銷徑向刀補(bǔ)至A點(diǎn)。設(shè)長度刀補(bǔ)為H01，徑向刀補(bǔ)號D01。

圖2 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)后的型腔位置及走刀路線

O0007; 主程序

G17G54G90G00X0Y0;

G43Z100H01S1000M03;

G68X75Y50R45;(坐標(biāo)原點(diǎn)移至(75，50)點(diǎn)，逆時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第一象限型腔內(nèi)輪廓)

G69;(取消坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，為防止后續(xù)坐標(biāo)系建立時出錯)

G68X-75Y50R-45;(坐標(biāo)系原點(diǎn)移至(-75，50)點(diǎn)，順時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第二象限內(nèi)輪廓)

G69;

G68X-75Y-50R45;(坐標(biāo)系原點(diǎn)移至(-75，-50)點(diǎn)，逆時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第三象限內(nèi)輪廓)

G69;

G68X75Y-50R-45;(坐標(biāo)系原點(diǎn)移至(75，-50)點(diǎn)，順時針旋轉(zhuǎn)45°)

M98P2004;(調(diào)用子程序，精銑第四象限內(nèi)輪廓)

G69;

G00G49Z200M05;

M30;

%

O2004;(子程序)

G90G00X25Y0;(設(shè)置絕對坐標(biāo)，快速定位A點(diǎn))

G01Z5F1000;(中速下刀)

Z-15F200;(慢速下刀至切深)

G01G41X14.3Y16.62D01F100;(建立徑向刀補(bǔ)，開始切削)

G02X-14.3R25;(順時針圓弧插補(bǔ)，進(jìn)至B點(diǎn))

G03Y-16.62R-20;(逆時針圓弧插補(bǔ)，進(jìn)至C點(diǎn))

G02X14.3R25;(順時針圓弧插補(bǔ)，進(jìn)至D點(diǎn)

G03Y16.62R-20;(逆時針圓弧插補(bǔ)，進(jìn)至E點(diǎn))

G01G40X25Y0;(撤消徑向刀補(bǔ)，刀具返回A點(diǎn))

Z100F1000;(中速抬刀)

M99;(返回主程序)

圖3 00007主程序的仿真加工結(jié)果

把上面的程序用VERICUT軟件仿真加工，結(jié)果顯示與圖1不符。根據(jù)加工過程發(fā)現(xiàn)首先加工第四象限，然后加工第三象限，再加工第二象限，最后加工第一象限；各象限的圖形與圖1不符；由此分析G68指令沒有坐標(biāo)原點(diǎn)平移的功能，是把子程序描述的走刀路線繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)了要求的角度與方向。

為實(shí)現(xiàn)此類零件正確加工，在每次使用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令G68前應(yīng)先把坐標(biāo)系原點(diǎn)平移到圖形旋轉(zhuǎn)中心在各象限的位置處，即針對圖1第一象限的加工使用G52X75Y50程序段，把坐標(biāo)原點(diǎn)平移到第一象限的X75Y50位置處，再使用G68X0Y0R45程序段，即以坐標(biāo)原點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心，把子程序描述的圖形繞原點(diǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)45°，用類似方法編寫的主程序是O1005;子程序O1007,走刀路線為O→A→B→C→D→E→B→A；仿真加工結(jié)果如下：與圖紙要求符合。

圖4 01005主程序的仿真加工結(jié)果

01005；G17G54G90G00X0Y0；G43Z100H01S500M03；G52X75Y50；G68X0Y0R45；M98P1007；G69；G52X-75Y50；G68X0Y0R-45；M98P1007；G69；G52X-75Y-50；G68X0Y0R45；M98P1007；G69；G52X75Y-50；G68X0Y0R-45；M98P1007；G69；G52X0Y0；G00G49Z200；M30；01007G01X25Y0F100；G01Z-15F200；G1G41X14．3Y16．62D01；G2X-14．3R25；G3Y-16．62R-20；G2X14．3R25；G3Y16．62R-20；G1G40X25Y0；Z100；M99；%

根據(jù)G68的特點(diǎn)：G68使用后，在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的第一個程序段，若用增量坐標(biāo)編程，以當(dāng)前點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心。利用上述規(guī)律也可以先把刀具移動到各象限的圖形旋轉(zhuǎn)中心，把G68后的程序段使用增量值編程，這樣刀具所處位置為旋轉(zhuǎn)中心，以增量值描述刀具從旋轉(zhuǎn)中心開始運(yùn)動的走刀過程，編寫的主程序O1000;子程序?yàn)镺2005,子程序的切入點(diǎn)為E,走刀路線為O→E→B→C→D→E→O:仿真加工結(jié)果也是正確的。

圖5 01000主程序的仿真加工結(jié)果

01000；G17G54G90G00X0Y0；G43Z100H01S500M03；G00X75Y50；G68X75Y50R45；M98P2005；G69；G00X-75Y50；G68X-75Y50R-45；M98P2005；G69；G00X-75Y-50；G68X-75Y-50R45；M98P2005；G69；G00X75Y-50G68X75Y-50R-45；M98P2005；G69；G00G49Z200；M30；02005G90G01Z-15F200；G91G41X14．3Y-16．62D01；G3Y33．24X0R-20；G2X-28．6Y0R25；G3Y-33．24X0R-20；G2X28．6Y0R25；G1G40X-14．3Y16．62；G90G00Z100；M99；%%

3 結(jié)語

根據(jù)仿真加工，發(fā)現(xiàn)了G68不具備坐標(biāo)原點(diǎn)平移的功能；只是把編程軌跡繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)規(guī)定的方向和角度，為實(shí)現(xiàn)此類零件的加工，對使用G68指令可采取兩種編程方法。

(1)使用G68前采用坐標(biāo)原點(diǎn)平移功能。既G52X-Y-;G68X0Y0R-;此時子程序采用絕對坐標(biāo)編程。

(2)先把刀具移動到旋轉(zhuǎn)中心，再使用G68X-Y-R-;此時子程序采用增量值編程。上述兩種方法通過編程與在VERICUT軟件中仿真加工，證明都是正確的。為正確使用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令提供了理論與實(shí)踐依據(jù)。

[1] 顧京.數(shù)控機(jī)床加工程序編制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 嵇寧.數(shù)控加工編程與操作[M].北京：高等教育出版社，2008.