變量在球體加工技術上應用

李紅偉

（濟寧市玉柴發動機股份有限公司 山東 濟寧 272001）

0 前言

汽車、航天、模具等一些行業零部件復雜而且精密，數控機床在這些復雜零件的加工中起著至關重要的作用，數控加工技術也越來越受到重視。 外形復雜的零件的精度除受機床、刀具、夾具的影響外，還與數控加工程序編制的合理性與質量有很大的關系。 在此環境下，各種CAD/CAM 編程軟件層出不窮，自動編程在某些方面比較方便，但不能代替手工編程。 雖然手動編程既繁鎖又容易出錯，但是手工編程是自動編程的基礎，并且可以解決自動編程在實際生產中存在的不足。

1 宏程序及變量簡介

Fanuc 數控系統中有宏程A 和B，宏程序A 因其不能運用運算符和函數名而很少使用，而宏程序B 則可以使用變量、運算符、和函數名。

數控編程中流程的控制變量起著重要的作業，也使編程變得非常靈活。 變量按作用域分為三類：局部變量、全局變量、系統變量。 #1—#33 是局部變量， 局部變量只在本程序內起作用，；#100—#199、#500—#599 是全局變量， 在所有程序內起作用；#1000 以上是系統變量，控制機床運行的各種狀態，不能隨意修改。

數控編程中也要用到數學函數與邏輯運算，一般系統均提供以下函數與邏輯運算：絕對值函數abs(x)；平方根函數sqrt(x)；三角函數sin(x)；cos(x)；tan(x)；取整函數round(x)；反三角函數asin(x)；acos(x)；atan(x)；加(+)；減(-)；乘(*)；除(/)；EQ(等于)；NE（不等于）；LT（小于）；LE（小于等于）；DT（大于）；DE（大于等于）等。本文通過球體的加工來詳細說明變量、函數、邏輯運算在手工編程中的運用。

2 球體加工工藝

2.1 球面加工使用的刀具

可以使用鍵槽銑、立銑刀及球頭銑刀等。 本文采用粗加工用立銑刀，精加工用球頭銑刀。

2.2 走刀路線。 以角度為自變量水平環繞加工。

2.3 圓的參數方程

X=R*cosθ；

Y=R*sinθ；

2.4 進刀軌跡的處理。 對立銑刀加工，曲面加工是刀尖完的，當刀尖沿軌跡加工時， 刀具中心軌跡也與刀尖軌跡只相差一個刀具半徑，所以需要進行半徑補償。 如圖示：

圖1 刀尖軌跡圖

3 加工流程圖

球體可以看成是由無數層圓柱組成。 現實中不可能是無數層，但我們分割的越細密，所加工精度就越高。

圖2 加工流程圖

4 編程實例

為了編程方便，工件坐標系原點與橢球體的中心重合，刀具從頂部開始加工，橢圓逐漸變大，加工程序及變量說明如下：

#1 球半徑

#10 刀具半徑

#20 某截面圓上X 坐標

#21 某截面圓上Y 坐標

#24 某截面圓半徑

#26 平面到球心距離

#100 角度變量

程序：%316

G40G49G80M49

G91G28Z0

G28X0Y0

G00X-243.942Y-413.059

M03S1400

Z-200.

M08M12

G01Z-3.19F200

G92X0Y0Z160.

#1=50.

#26=50.

#10=10

#100=0

WHILE[#26GT0]DO1

#24=#1*SQRT[1-[#26*#26]/[#1*#1]]

求某一截面上圓半徑

G10L12P1R[#10] 刀具半徑補償

G1G41X#24D01F500

G01Z#26F200

WHILE[#100LE360]DO2

#20=#24*COS[#100]

#21=#24*SIN[#100]

G90G01X#20Y#21F500

某一截面上任一點坐標

#100=#100+1 角度變量加1

END2

#100=0

IF[#26GT159.7]GOTO100

#26=#26-0.05 下一截面深度

GOTO150

N100#26=#26-0.015

N150END1

M09

G91G28Z0

G92Z0

M05

M30

將程序輸入加工中心，因分割層比較薄，如加工完整需要相當長時間，現場加工得到20mm 高度的球體時停止程序，得到加工好的小半截橢球體。加工狀態良好。如想要得到精度更高的球體，分割球體需要更薄，還可以用球頭銑刀進行精加工，本文暫不介紹。

5 結束語

用變量、邏輯運算、循環、判斷語句編程格式不一，非常靈活，編程者都應有自己的編程思想，只要充分、認真考慮問題，看似復雜形狀的零部件也可以手工編程。 編程者還應掌握相應的數據知識，對復雜的外形建立正確的數學模型。