楊彥偉，赫煥麗，吳 凡

（咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100）

在工程實(shí)際中，經(jīng)常遇到一些由圓至方或有方至圓過(guò)渡的凸臺(tái)，這類凸臺(tái)屬于是一種漸變體，即通俗講的天圓地方或天方地圓體零件。此類零件普通機(jī)床上很難加工出來(lái)，使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工相對(duì)簡(jiǎn)單一些，但是此類零件加工程序的編制相對(duì)于普通零件加工程序的編制就復(fù)雜了很多，應(yīng)用一般的編程指令是很難實(shí)現(xiàn)。因此，針對(duì)于此類零件通常采用宏程序編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。宏程序是數(shù)控機(jī)床的一項(xiàng)拓展功能，在數(shù)控機(jī)床的加工中巧用宏程序?qū)⑵鸬绞掳牍Ρ兜男Ч?/p>

1 幾何分析

通過(guò)以下等高加工截交線法來(lái)研究，利用宏程序來(lái)加工漸變體凸臺(tái)表面的方法。

1.1 天圓地方漸變體零件的幾何分析

采用等高加工截交線法加工天圓地方漸變體零件的幾何關(guān)系如圖1所示，設(shè)上圓半徑為R，下方半邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，高度為H，在距離上表面h（加工深度）的位置用一個(gè)截平面P將上圓地方漸變體截去上半部分后，其截交線（即在該平面內(nèi)外表面加工的加工路線）由4段長(zhǎng)為2b的直線和4段半徑為r的圓弧組成（亦可看作邊長(zhǎng)為2l的正方形四個(gè)角均倒了圓角，圓角半徑為r），圖1中P1～P8分別為各直線與圓弧的交點(diǎn)，各參數(shù)數(shù)值計(jì)算式如下：

1.2 天方地圓漸變體零件的幾何分析

采用等高加工截交線法加工天方地圓漸變體零件的幾何關(guān)系如圖2所示，設(shè)下圓半徑為R，上方半邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，高度為H，在距離上表面h（加工深度）的位置用一個(gè)截平面P將天方地方漸變體截去上半部分后，其截交線（即在該平面內(nèi)外表面加工的加工路線）由4段長(zhǎng)為2b的直線和4段半徑為r的圓弧組成（亦可看作邊長(zhǎng)為2l的正方形四個(gè)角均倒了圓角，圓角半徑為），各參數(shù)數(shù)值計(jì)算式如下：

圖1 等高加工天圓地方截交線法示意圖

2 實(shí)例分析

2.1 編制天圓地方類零件的加工程序

如圖3所示天圓地方漸變體，上圓直徑φ30mm，下方邊長(zhǎng)50mm，高度30mm，試編制其外表面精加工宏程序來(lái)進(jìn)行銑削加工。

將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)在工件上表面中心，采用6mm的立銑刀從上往下等高逐層加工，每層沿順時(shí)針?lè)较蚣庸?，加工程序編制如?所示。

圖2 等高加工天方地圓截交線法示意圖

圖3 天圓地方漸變體

表1 天圓地方漸變體加工程序

序號(hào) 程序 注釋17 G01X［－＃ll］； 直線插補(bǔ)到P3點(diǎn)18 G02X［－［＃10＋＃4＊0.5］］Y［－＃11］R［＃12＋＃4＊0.5］；圓弧插補(bǔ)到P4點(diǎn)19 G01Y［＃ll］ 直線插補(bǔ)到P5點(diǎn)20 G02X［－＃11］Y［＃10＋＃4＊0.5］R［＃12＋＃4＊0.5；圓弧插補(bǔ)到P6點(diǎn)21 G01X［＃11］； 直線插補(bǔ)到P7點(diǎn)22 G02Xl＃10＋＃4＊0.5］Y［＃ll］R［＃12＋＃4＊0.5］圓弧插補(bǔ)到P8點(diǎn)23 ＃5＝＃5＋0.1； 深度遞增24 ENDW； 循環(huán)結(jié)束25 G00Z50； 抬刀26 Xl00Yl00； 返回起刀點(diǎn)27 M30； 程序結(jié)束

2.2 編制天方地圓類零件的加工程序

如圖4所示天方地圓漸變體，上方邊長(zhǎng)20mm，下圓直徑50mm，高度30mm，試編制其外表面精加工程序。

將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)在工件上表面中心，采用6mm的立銑刀從上往下等高逐層加工，每層沿順時(shí)針?lè)较蚣庸?，加工程序編制如?所示。

3 分析

綜合等高加工截交線在兩種不同的漸變體加工時(shí)的應(yīng)用，我們可以知道采用一組平行于XY平面的截平面去截漸變體方和圓漸變的地方，其截交線由4段直線和4段圓弧組成，也可看作是一個(gè)四角均倒了圓角的正方形，該截交線就是刀具等高加工上圓上方地方漸變體的切觸點(diǎn)。具體加工時(shí)刀具先定位到某一Z值高度的XY平面，在XY平面內(nèi)加工一圈截交線，然后將刀具在Z軸方向下降或者提升一個(gè)高度，刀具在這個(gè)Z軸高度上再加工一個(gè)用XY平面截漸變體得到的新截面，如此不斷重復(fù)，直到加工完整個(gè)漸變體零件。

圖4 天方地圓漸變體

表2 天方地圓漸變體加工程序

序號(hào) 程序 注釋22 G02X［＃10＋＃4＊0.5］Y［＃ll］R［＃12＋＃4＊0.5］； 圓弧插補(bǔ)到P8點(diǎn)23 ＃5＝＃5＋0.1； 深度遞增24 ENDW； 循環(huán)結(jié)束25 G00Z50； 抬刀26 Xl00Yl00； 返回起刀點(diǎn)27 M30； 程序結(jié)束

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，宏程序在漸變體零件中，只要找出對(duì)應(yīng)的規(guī)律，就可以使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。程序編輯過(guò)程中要注意設(shè)置刀具移動(dòng)的步距，步距越小，表面質(zhì)量越高，這樣才能加工出表面質(zhì)量較高的產(chǎn)品。在生產(chǎn)中，巧用宏程序，可加工出普通機(jī)床、普通指令難以加工出的零件。使用宏程序編寫(xiě)的加工程序更直觀、高效，增加了程序編制的靈活性，提高手工編程的效率；拓展數(shù)控車床手工編程應(yīng)用范圍，提高機(jī)床的使用性能。

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