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        數(shù)控銑削橢圓槽宏程序編程分析

        2021-09-10 05:19:56吳華才
        內(nèi)燃機與配件 2021年12期
        關鍵詞:宏程序半軸輪廓

        吳華才

        摘要:FANUC 0i系統(tǒng)的宏程序在程序本體中可以使用變量進行編輯,還可以用變量進行賦值、運算等處理。對于橢圓等非圓曲線,使用宏程序編程相對于自動軟件編程,刀路更清晰,程序更優(yōu)化。宏程序有其特定的結(jié)構(gòu)特點,需要總結(jié)歸納才能使編程過程更簡便。

        關鍵詞:FANUC 0i系統(tǒng);宏程序;橢圓

        中圖分類號:TH162? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1674-957X(2021)12-0071-02

        0? 引言

        自動編程軟件在機加工行業(yè),尤其是數(shù)控銑削加工中心機床編程中運用越來越廣泛。許多學校開設相應軟件編程課程,如CAXA、UG、MasterCAM等。在學習時,學生使用軟件畫出圖形,再使用基本命令出程序,甚至為了技能等級考試而重復練習幾個命令。因為過度依賴軟件,造成學生缺乏相應的工藝知識,編程基礎能力反而弱化了。學習宏程序編程方法,可以讓學生理清編程思路,夯實編程基礎。

        1? 宏程序概述

        1.1 宏程序分類與FANUC 0i系統(tǒng)

        現(xiàn)在國內(nèi)數(shù)控機床常配置的系統(tǒng)有SIEMENS與FANUC系統(tǒng),其中FANUC系統(tǒng)在南方使用較多。

        FANUC 0i系統(tǒng)用戶宏程序分為兩種,即宏程序功能A與宏程序功能B。其中功能A采用G65H固定格式進行數(shù)學運算和邏輯關系的表達,閱讀程序不是很直觀,實際學習時較少使用。功能B能較直觀表達各程序段,且需要記憶指令較少,故常采用此方法進行宏程序編輯。

        1.2 橢圓宏程序編寫具有代表性

        對于構(gòu)造規(guī)則或不規(guī)則的曲面,需要有數(shù)學運算的過程,存在變量表達關系。對于非圓曲線,從本質(zhì)來看,是允許加工路徑用直線去逼近曲面的,橢圓具有代表性。學會橢圓宏程序編寫方法,對于同類的二次曲線、其他平面曲線的程序編寫具有指導意義。

        2? 橢圓的宏程序編寫

        2.1 橢圓標準方程

        在平面直角坐標系中,用方程描述橢圓,橢圓的標準方程中的“標準”指的是中心在原點,對稱軸為坐標軸。

        通過橢圓定義,可以采用坐標X或Y來表達橢圓編程的自變量#m,另一個坐標為變量#n。

        ①焦點在X軸時,標準方程為:

        3? 橢圓槽編程實例

        零件輪廓分為凸臺與凹槽兩大類,其中凹槽的程序編寫要考慮的工藝與編程要求更多、更復雜。為了歸納總結(jié)宏程序編程方法,采用凹槽編程為例。如圖1所示橢圓槽,橢圓的長半軸30mm,短半軸15mm,深度10mm。材料45鋼,毛坯尺寸60mm×60mm×21mm。

        3.1 橢圓方程的選擇與變量的取值

        考慮到橢圓槽是完整橢圓形狀,采用角度為變量的參數(shù)方程進行編程較為方便。即以橢圓曲線上任意一點與橢圓中心之間的夾角?茲為自變量#m,橢圓長半軸軸線與水平的夾角(+X向),逆時針為+,順時針為-,本例賦值#7。

        賦值#3=20,G68X0Y0R#3 以原點為中心,坐標系逆時針旋轉(zhuǎn)200,此時長半軸與X軸重合(本例使用)。也可賦值#3=-70,G68X0Y0R#3 以原點為中心,坐標系順時針旋轉(zhuǎn)700,此時短半軸與X軸重合。

        為了避免下刀點選擇造成切削出現(xiàn)過切情況,采用原點(0,0)為下刀點,Y軸最大值為輪廓切入點(0,15)。采用順銑銑削方式,那么自變量初始值#7=-270,終點值#8=-630(橢圓銑削一周為3600),每次變化量#9=-1。

        3.2 切削深度的變量取值

        橢圓槽深度為10mm,加工精度0~0.015mm,材料45鋼,因為加工深度精度要求高,需分層進行銑削。采用以深度為自變量#4,#4=5為橢圓槽初次銑削深度,#5=10為橢圓槽總深度,Z軸每次遞增量#6。

        3.3 橢圓曲率對刀具選擇的影響

        橢圓屬于非圓曲線。在加工時,要考慮橢圓曲率對于刀具選擇的制約,如果刀具半徑大于橢圓曲率最小值將出現(xiàn)過切情況。

        在長半軸與短半軸頂點處,即(±a,0)(0,±b)處,橢圓的曲率半徑為極限值,計算公式:

        考慮最小曲率為7.5,可以使用?覫12立銑刀(需有底孔),或者采用?覫12鍵槽銑刀。

        參考程序及說明如下所示:

        加工程序 ? ? ?程序說明

        O1200 ? ? ?程序名

        N10 G17G40G69G90 程序初始化

        N20 G54G0Z100選擇G54坐標系,抬刀高度100mm

        N30 M03 S1200 主軸正轉(zhuǎn)1200r/min

        N40 #1=30 ? ? 橢圓長半軸長度(對應X軸)

        N50 #2=15 ? ? 橢圓短半軸長度(對應Y軸)

        N60 #3=20? 橢圓長半軸軸線與水平的夾角(+X向)

        N70 #4=5 ? ? 橢圓輪廓初次銑削深度

        N80 #5=10 ? ? 橢圓輪廓總深度

        N90 #6=5 ? ? Z軸每次遞增量#6

        N100 G68X0Y0R#3 以原點為中心,坐標系旋轉(zhuǎn)200

        N110 X0 Y0 ? ? XY向定位下刀點

        N120 Z5 ? ? ? ? 安全高度,快速接近工件表面

        N130 WHILE[#4LE#5]DO1如果加工高度#4≤#5,則循環(huán)1繼續(xù)

        N140 G01Z-#4F100? G01進給下降至加工深度-#4

        N150 G42 D1 X-10 Y5 ? ? 建立右刀補

        N160 G02 X0 Y15 R10 F200圓弧切入橢圓

        N170 #7=-270 ? ? 角度#7初始值

        N180 #8=-630 ? ? 橢圓軌跡終點角度

        N190 #9=-1 ? ? 角度#7每次遞增量#9

        N200 WHILE[#7GE#8]DO2 如果角度#7≥#8,則循環(huán)2繼續(xù)

        N210 #10=#1*COS[#7] 橢圓上一點的X坐標值

        N220 #11=#2*SIN[#7] 橢圓上一點的Y坐標值

        N230 G01 X#10 Y#11 G01進給走出橢圓輪廓

        N240 #7=#7+#9 ? ? 角度#7每次以#9遞減

        N250 END2 ? ? ? ? 循環(huán)2結(jié)束

        N260 G02 X10 Y5 R10 圓弧切出橢圓

        N270 G40 G01 X0 Y0 取消刀補,回到下刀點

        N280 #4=#4+#6 ? ? Z軸#4賦值每次以#6遞增

        N290 END1 ? ? ? ? 循環(huán)1結(jié)束

        N300 G00 Z100 ? ? 刀抬到100mm初始高度

        N310 G69 ? ? ? ? 取消坐標系旋轉(zhuǎn)

        N320 G53 Y0 ? ? ? ? Y向回參考點

        N330 M30 ? ? ?   程序結(jié)束

        3.4 橢圓槽宏程序編程要點

        橢圓輪廓宏程序編程的實質(zhì)是使用G01逼近橢圓軌跡,角度每次遞增或遞減量越小,則輪廓越接近理論值,角度變量以10為宜。

        4? 自動編程軟件編輯橢圓槽程序

        采用2020版CAXA制造工程師,平面輪廓精加工方式對橢圓槽進行編程。程序節(jié)選如下所示:

        %

        O1200

        N10 G17 G40 G69 G90

        N20 G54 G00 Z100 S1200 M03

        ? ? ……

        N3400 G1 G40 X-2.367 Y4.292

        N3410 G0 Z100

        N3420 M30

        %

        自動編程軟件出的程序有342行,遠遠超過宏程序編程的33行程序。且自動編程軟件出的程序只有坐標值,無法查看邏輯運算過程,不直觀不利于程序的閱讀與檢查。

        5? 總結(jié)

        通過橢圓槽的加工程序編寫分析,可以看到,使用宏程序編程較自動編程軟件更為簡練,加工軌跡可控性較高,對于數(shù)控系統(tǒng)的硬件要求較低,不占用較多存儲內(nèi)存。學習宏程序編程方法,相對自動編程軟件更能快速掌握與使用,有效降低編程學習難度。能夠方便操作者進行手工編程,鍛煉編程能力,是編程思維建立的重要部分。

        參考文獻:

        [1]潘廣明.基于FANUC系統(tǒng)的端蓋、軸承座類零件加工宏程序開發(fā)及應用研究[D].河北科技師范學院,2020.

        [2]鐘兵.基于FANUC 0i系統(tǒng)橢圓工件的宏程序編程分析[J].機械工程與自動化,2020(06):189-190.

        [3]張寧菊.基于FANUC 0i系統(tǒng)的球面加工宏程序[J].機電工程技術,2014,43(10):38-39,63.

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