宏程序在圓管與橢圓管相貫坡口加工中的應用研究

王祥禎　連俊茂

摘 要：通過建立圓管與橢圓管相貫線的數學模型，確定刀具的運動軌跡，根據運動軌跡編制相貫坡口加工用宏程序，通過修改變量控制相貫坡口的加工精度，解決圓管與橢圓管相貫坡口加工的手工編程難題。

關鍵詞：圓管；橢圓管；相貫線；坡口；宏程序

引言

石油、化工、電力等行業中經常有不同直徑的圓形和橢圓形管件需要焊接。圖1所示為一圓管零件示意圖，由于該容器制造質量要求較高，所以焊接前在管件上需要先加工坡口，由于兩管件的結合部為圓柱與橢圓柱的相貫線，故只能采用數控銑削加工。由于相貫線為空間曲線，編程方法只能采用CAM輔助編程或宏程序編程，而宏程序具有較好的易讀性和易修改性，且通用性極強，文章通過建立圓管與橢圓管相貫線的數學模型，編制相貫坡口加工用宏程序。

1 圓管與橢圓管相貫坡口加工工藝分析

圓管與橢圓管相貫坡口的加工方案可以采用先預鉆下刀工藝孔，然后再按照圓管內徑與橢圓管外徑相貫線的軌跡加工出貫穿孔，最后按照圓管不同直徑與橢圓管外徑相貫線的軌跡加工相貫坡口。

2 圓管與橢圓管相貫線數學模型

3 圓管與橢圓管相貫坡口數學模型

4 加工用宏程序編制

基于FANUC 0i系統編程的宏程序如下：

4.1 圓管與橢圓管相貫線加工用宏程序

O1111；

G54G17G80G90；

M03S600；

#101=d/2；//圓管內圓半徑

#102=D/2；//圓管外圓半徑

#103=a；//橢圓管外徑長半軸

#104=b；//橢圓管外徑短半軸

#105=b；//相貫線x坐標起點坐標

#108=0.1；//相貫線x坐標變化量

#115=r；//加工刀具的實際半徑值

G00Z[#102+50]；//安全高度

G00X[#104-#115-1]Y0；//下刀點位置

G00Z[#102+5]；//參考高度

G01Z[SQRT [#101*#101-#105*#105]]F120；

G41D01 X[#104]；//建立刀具半徑補償

WHILE[#105GE-#104] DO1；

#106=#103*SQRT[1-#105*#105/#104/#104]；

#107=SQRT[#101*#101-#105*#105]；

G01X[#105]Y[#106]Z[#107]；

#105=#105-#108；//相貫線x坐標賦值

END1；

#105=#105+#108*2

WHILE[#105LE#104] DO1；

#106=#103*SQRT[1-#105*#105/#104/#104]；

#107=SQRT[#101*#101-#105*#105]；

G01X[#105]Y[-#106]Z[#107]；

#105=#105+#108；//相貫線x坐標賦值

END1；

G00 Z[#102+50] ；

G40X0Y0；

M30；

4.2 圓管與橢圓管相貫坡口加工用宏程序

O2222；

G54G17G80G90；

M03S3600；

#101=d/2；//圓管內圓半徑

#102=D/2；//圓管外圓半徑

#103=a；//橢圓管外徑長半軸

#104=b；//橢圓管外徑短半軸

#105=b；//相貫線x坐標起點坐標

#109=t ；//坡口倒角總量

#110=0；//坡口倒角變量dt（賦初值）

#111=0.1；//坡口倒角變化量

#112=α；//坡口倒角角度

#115=r；//加工刀具的實際半徑值r

G00Z[#102+50]；//安全高度

G00X[#104-#115-1]Y0；//下刀點位置

G00Z[#102+5]；//參考高度

WHILE[#110LE#109] DO1；//

#113=#103+#110；//倒角量為dt處橢圓長半軸

#114=#104+#110；//倒角量為dt處橢圓短半軸

#120=#102-[#109-#110]*TAN[#112]；

G01Z[SQRT[#120*#120-#105*#105]]F3000；

G41D01 X[#114]；//建立刀具半徑補償

#105=#114；//倒角量為dt處相貫線x坐標初值

#108=0.1；//相貫線x坐標變化量

WHILE[#105GE-#114] DO2；

#106=#113*SQRT[1-#105*#105/#114/#114]；

#107=SQRT[#120*#120-#105*#105]；

G01X[#105]Y[#106]Z[#107]；

#105=#105-#108；//相貫線x坐標賦值

END2；

#105=#105+#108*2

WHILE[#105LE#114] DO2；

#106=#113*SQRT[1-#105*#105/#114/#114]；

#107=SQRT[#120*#120-#105*#105]；

G01X[#105]Y[-#106]Z[#107]；

#105=#105+#108；//相貫線x坐標賦值

END2；

#110=#110+#111；//坡口倒角變量dt賦值

END1；

G00 Z[#102+50] ；

G40X0Y0；

M30；

5 結束語

在上述加工程序中，當工件形狀發生變化時，只要修改#101到#104的值即可；當坡口形狀發生變化時，只要修改#109和#112的值即可；當刀具直徑發生變化時，只要修改#115值即可；通過修改#108和#111的值可以控制相貫線坡口的加工精度。由此可知，宏程序在圓管與橢圓管相貫坡口加工中具有較強的靈活性和通用性，因而具有較強的應用價值。

參考文獻

[1]胡運林.圓管體相貫坡口數控銑削加工技術的研究[J].組合機床與自動化加工技術，2012（2）：109-112.

[2]吳金會，劉越，王祥禎.基于宏程序的方形體斜角面銑削加工應用研究[J].組合機床與自動化加工技，2012（2）：94-96.

[3]吳金會，汪程，余傳佩.宏程序在凸形橢球面銑削加工中的應用研究[J].煤礦機械，2012（2）：135-137.

[4]楊靜云.數控編程與加工[M].北京：高等教育出版社，2010.

作者簡介：王祥禎（1981-），男，漢族，江西興國人，九江職業技術學院講師，學士，主要從事數控加工技術研究。