摘 要：當(dāng)使用刀具半徑補(bǔ)償來(lái)完成環(huán)切時(shí)，不管我們采用何種方式修改刀具半徑補(bǔ)償值，由于受刀補(bǔ)建、撤的限制，它們都存在走刀路線不夠簡(jiǎn)潔，空刀距離較長(zhǎng)的問(wèn)題。對(duì)于一般輪廓，其刀具中心軌跡很好計(jì)算，此時(shí)如用宏程序直接計(jì)算中心軌跡路線，則可簡(jiǎn)化走刀路線，縮短空刀距離。

關(guān)鍵詞：環(huán)切；宏程序；曲面加工

0引言

宏程序是一種類似于高級(jí)語(yǔ)言的編程方法，它允許用戶使用變量、算術(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移，這使得編制相同的加工程序比傳統(tǒng)的編程方式更加方便，同時(shí)也可將某些相同加工操作用宏指令編制成通用程序，供循環(huán)調(diào)用。宏程序的應(yīng)用離不開相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，其中三角函數(shù)、解析幾何是最主要、最直接的。就是用公式來(lái)加工零件的，比如說(shuō)橢圓，如果沒(méi)有宏的話，我們要逐點(diǎn)算出曲線上的點(diǎn)，然后慢慢來(lái)用直線逼近，如果是個(gè)光潔度要求很高的工件的話，那么需要計(jì)算很多的點(diǎn)，可是應(yīng)用了宏后，我們把橢圓公式輸入到系統(tǒng)中然后我們給出Z坐標(biāo)并且每次加10um那么宏就會(huì)自動(dòng)算出X坐標(biāo)并且進(jìn)行切削，實(shí)際上宏在程序中主要起到的是運(yùn)算作用。對(duì)簡(jiǎn)單平面曲線輪廓進(jìn)行加工，是采用小直線段逼近曲線來(lái)完成的。具體算法為：采用某種規(guī)律在曲線上取點(diǎn)，然后用小直線段將這些點(diǎn)連接起來(lái)完成加工。

1球面加工

加工如圖1所示球面，使用的刀具：粗加工可以使用鍵槽銑刀或立銑刀，也可以使用球頭銑刀。精加工應(yīng)使用球頭銑刀。

球面加工的走刀路線，一般使用一系列水平面截球面所形成的同心圓來(lái)完成走刀。在進(jìn)刀控制上有從上向下進(jìn)刀和從下向上進(jìn)刀兩種，一般應(yīng)使用從下向上進(jìn)刀來(lái)完成加工，此時(shí)主要利用銑刀側(cè)刃切削，表面質(zhì)量較好，端刃磨損較小，同時(shí)切削力將刀具向欠切方向推，有利于控制加工尺寸。在數(shù)控加工中，行切和環(huán)切是典型的兩種走刀路線。行切在手工編程時(shí)多用于規(guī)則矩形平面、臺(tái)階面和矩形下陷加工，對(duì)非矩形區(qū)域的行切一般用自動(dòng)編程實(shí)現(xiàn)。環(huán)切主要用于輪廓的半精、精加工及粗加工，用于粗加工時(shí)，其效率比行切低，但可方便的用刀補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)。

在半球曲面加工中，使用環(huán)切路線。環(huán)切加工是利用已有精加工刀補(bǔ)程序，通過(guò)修改刀具半徑補(bǔ)償值的方式，控制刀具從內(nèi)向外或從外向內(nèi)，一層一層去除工件余量，直至完成零件加工。如圖2。

編寫環(huán)切加工程序，需解決三個(gè)問(wèn)題：

1、環(huán)切刀具半徑補(bǔ)償值的計(jì)算；

2、環(huán)切刀補(bǔ)程序工步起點(diǎn)（下刀點(diǎn)）的確定，如圖2；

3、如何在程序中修改刀具半徑補(bǔ)償值。

2進(jìn)刀控制算法

進(jìn)刀點(diǎn)的計(jì)算，如圖3。

先根據(jù)允許的加工誤差和表面粗糙度，確定合理的Z向進(jìn)刀量，再根據(jù)給定加工深度Z，計(jì)算加工圓的半徑，即：r=sqrt[R2-z2]。此算法走刀次數(shù)較多。先根據(jù)允許的加工誤差和表面粗糙度，確定兩相鄰進(jìn)刀點(diǎn)相對(duì)球心的角度增量，再根據(jù)角度計(jì)算進(jìn)刀點(diǎn)的r和Z值，即Z=R*sinθ，r=R*cosθ。

進(jìn)刀軌跡的處理：對(duì)立銑刀加工，曲面加工是刀尖完成的，當(dāng)?shù)都庋貓A弧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡也是一行徑的圓弧，只是位置相差一個(gè)刀具半徑。

對(duì)球頭刀加工，曲面加工是球刃完成的，其刀具中心是球面的同心球面，半徑相差一個(gè)刀具半徑。

對(duì)于封閉輪廓的刀補(bǔ)加工程序來(lái)說(shuō)，一般選擇輪廓上凸出的角作為切削起點(diǎn)，對(duì)內(nèi)輪廓，如沒(méi)有這樣的點(diǎn)，也可以選取圓弧與直線的相切點(diǎn)，以避免在輪廓上留下接刀痕。在確定切削起點(diǎn)后，再在該點(diǎn)附近確定一個(gè)合適的點(diǎn)，來(lái)完成刀補(bǔ)的建立與撤消，這個(gè)專用于刀補(bǔ)建立與撤消的點(diǎn)就是刀補(bǔ)程序的工步起點(diǎn)，一般情況下也是刀補(bǔ)程序的下刀點(diǎn)。一般而言，當(dāng)選擇輪廓上凸出的角作為切削起點(diǎn)時(shí)，刀補(bǔ)程序的下刀點(diǎn)應(yīng)在該角的角平分線上（45°方向），當(dāng)選取圓弧與直線的相切點(diǎn)或某水平/垂直直線上的點(diǎn)作為切削起點(diǎn)時(shí)，刀補(bǔ)程序的下刀點(diǎn)與切削起點(diǎn)的連線應(yīng)與直線部分垂直。在一般的刀補(bǔ)程序中，為縮短空刀距離，下刀點(diǎn)與切削起點(diǎn)的距離比刀具半徑略大一點(diǎn)，下刀時(shí)刀具與工件不發(fā)生干涉即可。但在環(huán)切刀補(bǔ)程序中，下刀點(diǎn)與切削起點(diǎn)的距離應(yīng)大于在上一步驟中確定的最大刀具半徑補(bǔ)償值，以避免產(chǎn)生刀具干涉報(bào)警。加工圖1所示外球面。為對(duì)刀方便，宏程序編程零點(diǎn)在球面最高點(diǎn)處，采用從下向上進(jìn)刀方式。

3外球面加工

加工圖1所示外球面。為對(duì)刀方便，宏程序編程零點(diǎn)在球面最高點(diǎn)處，采用從下向上進(jìn)刀方式。立銑刀加工宏程序號(hào)為%0001，球刀加工宏程序號(hào)%0002。

4結(jié)論

用戶宏程序功能允許使用變量、算術(shù)和邏輯運(yùn)算、以及條件分支控制，這便于普通加工程序的發(fā)展，如發(fā)展成打包好的自定義的固定循環(huán)。加工程序可利用一簡(jiǎn)單的指令來(lái)調(diào)用宏程序，就像使用子程序一樣。達(dá)到高速、精準(zhǔn)切削。

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作者簡(jiǎn)介：

張紅（1979-），女，山東菏澤人，研究方向：數(shù)控加工技術(shù)。