利用宏程序高效完成圓弧曲面的加工

張恩民 趙躍俊

（江蘇自動化研究所，連云港 222000）

本文研究過程中采取的數(shù)控編程主要為MasterCam自動編程軟件，該自動編程軟件中的曲面加工（如等高外形、曲面流線）參數(shù)設(shè)定是通過控制Z軸最大進(jìn)給量或截斷方向（X或Y軸）單步移動距離來保證加工精度，由于每刀各軸移動值固定，雖然對應(yīng)圓弧線段等長，但各軸移動值為變量，所以此軟件只適用于固定斜率的斜面加工。

以筆者所在單位承接某零件曲面加工為例，零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。129mm×49mm平面上需要加工R175的圓弧曲面，選用φ10mm球刀底刃加工，將X向方向設(shè)為主運(yùn)動方向，進(jìn)行往復(fù)雙向切削，Y方向設(shè)定為截斷方向移動量。在自動編程方式下，由于截斷方向距離參數(shù)必須賦予定值，但圓弧面Y、Z方向不同步，為保證加工質(zhì)量，只能通過減小步距的方式控制圓弧面輪廓精度。經(jīng)過測試，將其設(shè)定為0.1mm。這樣，完成一個R175圓弧曲面加工，需要加工475刀，程序量多達(dá)1400余行，用時約23分30秒。

圖1 某零件結(jié)構(gòu)圖

通過加工數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在該自動編程軟件編制的數(shù)控程序下，加工效率較低，不適應(yīng)批量生產(chǎn)要求。而且根據(jù)圓弧曲面特性，若要達(dá)到優(yōu)異的表面質(zhì)量，球刀在圓弧曲面上每一刀加工的圓弧尺寸應(yīng)該一致，最終生成均勻刀紋。若要達(dá)到此效果，必須將旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為變量，以此計(jì)算出對應(yīng)角度下Y、Z軸的移動值。但現(xiàn)有軟件不支持角度變量，因此需要對程序進(jìn)行優(yōu)化，接下來筆者就探討宏程序在另加加工中的應(yīng)用方法。

1 利用宏程序高效完成R175圓弧曲面加工

鑒于宏程序自身具有靈活、形式自由的特點(diǎn)，在規(guī)則曲面加工中，只要在具有宏程序的編輯程序中中給出算法，通過邏輯運(yùn)算就可以方便快捷地產(chǎn)生加工程序，這具有自動編程軟件不可替代的優(yōu)勢。因此，筆者所在單位相關(guān)技術(shù)人員決定利用宏程序?qū)175圓弧曲面進(jìn)行人工編程加工，其中以角度作為變量，根據(jù)給出算式，自動計(jì)算出對應(yīng)變化產(chǎn)生的Y、Z軸的移動量。該零件圓弧曲面的加工程序如下：

O0001

T7 M06（φ10球刀）

G00 G90 G54 S5000 M03

G43 H07 Z100. M08

X5. Y26.

Z2. F3000

#7=129.+5.（零件長度尺寸+球刀半徑）

#1=8.12（曲面加工起始角度）

N6 #2=-175.*SIN[#1]

#3=175.-175.*COS[#1]-1.723（1.723=175.-

G01 Y#2 Z#3

X-#7

#1=#1-0.07（0.07為單位角度變量，是經(jīng)過調(diào)試加工確定的值）

#2=-175.*SIN[#1]

#3=175.-175.*COS[#1]-1.723

G01 Y#2 Z#3

X5.

#1=#1-0.07

IF[#1GT0.03] GOTO6

#1=0

N8 #2=175.*SIN[#1]

#3=175.-175.*COS[#1]-1.723

G01 Y#2 Z#3

X-#7

#1=#1+0.07

#2=175.*SIN[#1]

#3=175.-175.*COS[#1]-1.723

G01 Y#2 Z#3

X5.

#1=#1+0.07

IF[#1LT8.09] GOTO8

G00 Z100. M09

G28 Y0 M30

通過上述加工程序，機(jī)床經(jīng)過232次走刀，高效地完成了R175圓弧曲面加工，用時11′10″。在選用相同切削參數(shù)的情況下，加工時間縮短一半，大大提高了零件加工效率，充分體現(xiàn)了宏程序在圓弧曲面加工中的優(yōu)越性。

2 宏程序的通用性、擴(kuò)展性

在上述程序基礎(chǔ)上，修改其中的#7號參數(shù)，就可以利用同樣程序加工圓弧尺寸均為R175的同類零件。若將數(shù)值1.723通過算式得出結(jié)果及過程，利用參數(shù)表達(dá)出來，并對應(yīng)曲面加工起始角度（#1）的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，則可應(yīng)用于不同直徑圓弧曲面、不同寬度和長度零件加工之中，參數(shù)設(shè)置程序如下：

#4=b（零件寬度尺寸的半值）

#5=r（圓弧半徑）

#6=#5-SQRT[#5*#5-#4*#4]（對應(yīng)程序中1.723的值）

#7=a（零件長度尺寸+球刀半徑）

#1=t（曲面加工起始角度）

3 結(jié)語

通過宏程序在某零件加工中的實(shí)際應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)宏程序并非十分繁雜，其邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、程序易于理解，調(diào)用較為方便，程序也較為短小，加工路徑清晰。特別是宏程序具有較強(qiáng)的通用性，本文中通過變量形式對參數(shù)進(jìn)行賦值，能夠?qū)崿F(xiàn)多種類似形狀零件的加工作業(yè)，縮短了編程和加工的時間，大大提升了生產(chǎn)效率。