曲線加工的數控編程

江蘇自動化研究所 王心怡

在數控加工中一般使用G代碼命令來編程。G代碼提供了G2、C3、I、J、K、R指令，很容易編制比較簡單的曲線（圓弧、半圓）數控的加工程序，但對于一些復雜、不規則的曲線，常規的G代碼很難描述清楚。根據生產過程中的實踐經驗，通過借助一些工具軟件，經過特殊處理，編寫G代碼來解決此類問題。常用的方法有兩種：（1）將曲線導入Mastercam軟件，設置一定的參數，自動生成數控加工程序。（2）用G代碼宏程序產生程序的主程序文件，然后手動在程序設置刀具參數，成為可加工的程序。

1.利用Mastercam軟件

Mastercam軟件，其廣泛應用于數控加工，界面親和，易學易用。如何將AutoCAD文件導入Mastercam，自動生成加工程序，以解決G代碼不能解決的復雜曲線問題。以垂尾卡板XX-XX（見圖1）為例簡單介紹一下。

操作流程如下：①新建一個AutoCAD文檔，將曲線單獨拷出，另存格式*.dxf文件。②打開Mastercam軟件，打開*.dxf文件，刪去其他不需要加工的輪廓線，只留樣條曲線。③選擇加工方式。④生成加工程序。

具體步驟如下：

第一步，將*.dxf文件讀入Mastercam軟件：檔案→檔案轉換，選擇Autodesk→R讀取→適度化，選擇所有編程的曲線。見圖2。

第二步，導入Mastercam后，將曲線平移原點：轉換→平移→所有的→圖素→執行→兩點間，選擇曲線起點。見圖3。

第三步，設置刀具參數：選擇刀具路徑→外形銑削→串聯→執行，會彈出刀具參數對話框，根據需要選擇合適的刀具，選擇合適的切削參數。該過程中要需要幾個重要的參數的確定。見圖4。

①曲線打斷成線段的誤差值：誤差值大小決定加工精度，其值越小精度越高，則程序也越長，一般取值0.01。

②刀補類型：常用的是自動補給與手動補給兩種。自動補給是根據刀具實際情況計算出刀具軌跡，生成程序，不用刀補；手動補給則不需要考慮刀具的規格，生成刀補的程序。

③刀補方向：一般根據其加工方式和操作方式而定。

第四步，生成加工程序：回主功能菜單→刀具路徑→操作管理→執行后處理，點擊確定，生成程序*.NC。見圖5。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

第五步，將所生成的程序*.NC存儲到數控加工設備，運行程序。

加工后發現加工出來的圓弧并不光滑存在拐點，經過分析：曲線是由許多點按次序連成多線段，由于顯示柵格問題，在圖紙中顯示是曲線，但實際上是多線段，為了使加工曲線光滑，需要把多線段變為樣條曲線。經過多次實踐，在Auto-CAD用PEDIT擬合（F）命令，將多線段轉化為樣條曲線，經加工試驗后，很好的解決了拐點問題。

2.用G宏程序生成程序

以Z80無人機機頭卡板XX—XX為例，其外形是個拋物線，用G指令也很難將它寫出來，Mastercam中也無法描述曲線。借用G宏程序來生成程序主體。

例：機頭外形曲線方程式如下：

在Mastercam無法繪制，用宏程序來計算離散點，過程如下：

宏程序短小精煉，具有很強的適用性，對于一些復雜的方程曲線，可以用C語言（或其他語言）來描述，其原理和宏程序一樣。它的原理是：任何曲線都可以分成無數很短的曲線，每個很短的曲線都可以近似的認為是一段直線。當每段曲線的長度趨于零時，與直線的誤差也趨于零。足夠多的直線連起來可以替代一段曲線，這樣就把曲線轉化成有線段的直線。直線的程序很容易實現，所以問題就得到了簡化。為了盡可能的減小曲線的誤差，每段曲線長度盡可能的短，由于步長固定，曲率小的地方誤差小，曲率大的地方誤差大。

3.總結

本文介紹的兩種曲線編程的方法各有的優、缺點，可以根據實際需要，靈活應用，選擇適用的方法。

[1]謝利昌,暢云峰.數控加工的子程序編程技巧[J].制造技術與機床,1994(11).