基于FANUC 0i系統(tǒng)數(shù)控車床橢圓加工方法的探討

何永濤 王云霞 張振獻(xiàn) 盧吉平

（鄭州電力高等專科學(xué)校電氣工程系，河南 鄭州 450004）

0　前言

數(shù)控車床主要用于加工各種軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。對(duì)于圓柱面、圓錐面、圓弧面、球面等的加工，均可使用相應(yīng)的G代碼指令完成編程加工，但是對(duì)于橢圓、拋物線等一些復(fù)雜曲線的加工，數(shù)控系統(tǒng)還沒(méi)有相應(yīng)的插補(bǔ)功能。對(duì)于復(fù)雜曲面的加工，可以利用CAD/CAM軟件進(jìn)行自動(dòng)編程加工，但生成的程序復(fù)雜，加工中難以調(diào)整。對(duì)于規(guī)則曲面零件，如果利用宏程序進(jìn)行手工編程，則可以簡(jiǎn)化程序，提高工作效率。

1　加工橢圓的三種方法

零件圖如圖1所示，從圖中可知，橢圓的參數(shù)方程為 X=28*SINt，Z=40*COSt（0≤t≤90°）。 其 中 ， 橢 圓 的長(zhǎng)半軸為40mm，短半軸為28mm。毛坯外徑為60mm，加工時(shí)以橢圓的右頂點(diǎn)為加工原點(diǎn)。

圖1　

1.1　利用G73指令加工橢圓

G73為仿形加工指令，主要適用于零件毛坯已基本成形的鑄件或鍛件的加工。其走刀路線如圖2所示。

參考程序：

O1;

G99G21;

T0101;

M3S700;

G0X100.Z150.;

G0X62.Z3.;

G73U1.5W1.5R10.;（X軸 方 向 退 刀 距 離 1.5mm，Z方向退刀距離1.5mm，循環(huán)次數(shù)10次）

G73P1Q2U0.8W0.1F0.25;（精加工余量 X方向0.8mm，Z方向 0.1mm，粗加工進(jìn)給速度 0.25mm/r）

N1G0X0;

G42G1Z0F0.1;

#1=0;(角度變量 #1，初始值為 0°)

WHILE[#1LE90]DO1;（當(dāng)角度≤90°時(shí)，執(zhí)行循環(huán)）

#2=56.*SIN[#1];（變量#2，橢圓上X方向坐標(biāo)）

#3=[40.*COS[#1]-40.];（變量#3，橢圓上Z方向坐標(biāo)）

G1X#2Z#3;（G1指令精加工橢圓輪廓）

#1=#1+0.5;（角度每次增加 0.5°）

END1;

N2X62.;

G40X65.;

M3S900;

G70P1Q2;（精加工）

G0X100.Z150.;

M5;

M30;

1.2　利用G71指令加工橢圓

G71指令是軸向粗車復(fù)合循環(huán)指令。該指令適用于圓柱棒料粗車階梯軸的外圓或內(nèi)孔，需切除較多余量時(shí)的情況。使用時(shí)，只需依指令格式設(shè)定粗車時(shí)每次的切削深度、精車余量、進(jìn)給量等參數(shù)，在接下來(lái)的程序段中給出精車時(shí)的加工路徑，則CNC控制器即可自動(dòng)計(jì)算出粗車的刀具路徑，自動(dòng)進(jìn)行粗加工，因此是復(fù)雜形狀工件加工中最常用的指令之一。G71指令加工橢圓的刀具路線如圖3所示。

圖2　G73加工橢圓走刀路線

圖3　G71加工橢圓走刀路線

參考程序

O1;

G99G21;

T0101;

M3S700;

G0X100.Z150.;

G0X62.Z3.;

G71U2.R1.;

G71P1Q2U0.8W0.1F0.25;

N1G0X0;

G42G1Z0F0.1;

#1=0;(角度變量 #1，初始值為 0°)

WHILE[#1LE90]DO1;（當(dāng)角度≤90°時(shí)，執(zhí)行循環(huán)）

#2=56.*SIN[#1];（變量 #2，橢圓上 X方向坐標(biāo)）

#3=[40.*COS[#1]-40.];（變量#3，橢圓上Z方向坐標(biāo)）

G1X#2Z#3;（G1指令精加工橢圓輪廓）

#1=#1+0.5;（角度每次增加 0.5°）

END1;

N2X62.;

G40X65.;

M3S900;

G70P1Q2;（ 精 加 工 ）

G0X100.Z150.;

M5;

M30;

1.3　利用G90指令加工橢圓

在實(shí)際加工中，會(huì)遇到一些數(shù)控系統(tǒng)中G71指令無(wú)法嵌套宏程序的情況，則無(wú)法使用G71指令進(jìn)行粗加工，因此提出了使用G90指令進(jìn)行粗加工的方法。此方法是模擬G71指令的走刀路線，利用G90指令多次循環(huán)去除余料，最后利用G1指令精加工出橢圓輪廓。其走刀路線如圖4所示。

圖4　G90加工橢圓走刀路線

參考程序

O2;

G99G21;

T0101;

M3S700;

G0X100.Z150.;

G0X62.Z3.;

#1=90.;(角度變量 #1，初始值為 90°)

WHILE[#1GE0]DO1;（當(dāng)角度≥0°時(shí)，執(zhí)行循環(huán)）

#2=56.*SIN[#1];（變量 #2，橢圓上 X方向坐標(biāo)）

#3=[40.*COS[#1]-40.];（變量 #3，橢圓上 Z方向坐標(biāo)）

G90X#2Z#3F0.25;（G90加工去除余料）

#1=#1-3.;（角度每次減小 3°）

END1;

M3S900;

G0G42X0;

G1Z0F0.1;

#4=0;（角度變量 #4，初始值為 0°）

WHILE[#4LE90]DO1;（當(dāng)角度≤90°時(shí)，執(zhí)行循環(huán)）

#5=56.*SIN[#4];（變量 #5，橢圓上 X方向坐標(biāo)）

#6=[40.*COS[#4]-40.]（變量 #6，橢圓上 Z方向坐標(biāo)）

G1X#5Z#6F0.1;（G1指令精加工橢圓輪廓）

#4=#4+0.5;（角度每次增加 0.5°）

END1;

X62.;

G40X65.;

G0X100.Z150.;

M5;

M30;

需要注意的是，使用G90指令進(jìn)行橢圓粗加工的方法有其不足之處：粗加工背吃刀量不均勻。由于程序中角度是均勻變化的，所以背吃刀量是由小到大進(jìn)行變化，因此在使用G90指令進(jìn)行粗加工時(shí)，角度變化不能太大。

2　結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際生產(chǎn)加工中，應(yīng)靈活使用上述編程加工方法，合理進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，才能滿足加工要求，提高加工效率。

【參考文獻(xiàn)】

［1］陳洪濤.數(shù)控加工工藝與編程.北京高等教育出版社,2003.

［2］李華.機(jī)械制造技術(shù).北京高等教育出版社,2005.

［3］李華志.數(shù)控加工工藝與編程,清華大學(xué)出版社,2005.