淺談基于Fanuc系統宏程序的封閉曲線類窄槽銑加工實用方法

李洪斌

【摘要】加工機械零件常見封閉曲線類窄槽問題，其特點是刀具進給空間窄小，下刀難度大，會導致崩刃甚至斷刀；切出時過切或接刀痕等。這些瑕疵有可能造成傳動不精確、運動軌跡跳點突變或運動不平穩等問題。本文探討的問題皆為基于Fanuc系統宏程序的數控銑削加工封閉曲線類窄槽的程序編制問題和加工工藝問題。

【關鍵詞】宏程序；封閉曲線；窄槽

一、前言

加工機械零件經常會遇見封閉曲線類窄槽加工問題，如曲線滑槽、軌跡凸輪等。其特點是刀具進給的法線方向空間窄小，在銑削加工時，下刀切入難度大，切削參數如果不合理，會導致崩刃甚至斷刀；切出時亦會因為刀具可活動的空間過于狹小造成過切或接刀痕等瑕疵。這些瑕疵有可能造成傳動不精確、運動軌跡跳點突變或運動不平穩等問題。

在生產力高度發達的當今時代，數控加工已普遍應用于裝備制造業。尤其是CAM軟件的普及，更讓數控加工的工藝水平、編程效率和加工精度得到相當程度的提升，大幅度提高了械加工零件產品的制造技術能力。雖然采用CAM軟件進行合理的加工參數調試和刀具加工路徑的優化，可以理想地解決上述工藝難點和問題，但CAM軟件仍有其不足之處，如刀具加工路線模式固定，不夠靈活，冗余無效的刀具運動過多，批量生產時，會累積相當的機床無效運行時間等。

手工數控編程是數控加工行業工藝技術人員必備的基礎技術能力，在數控加工零件的工作過程中，只有在熟練掌握手工數控編程技術并靈活運用的基礎上，將手工數控編程和CAM軟件有機的結合起來，才能將加工零件產品的制造技術能力提升到新的高度。故本文探討的皆為基于Fanuc系統宏程序的數控銑削加工封閉曲線類窄槽的程序編制和加工工藝問題。

二、工藝分析

某零件要加工橢圓形曲線封閉的窄槽，窄槽寬度4.6mm，槽深6.2mm。忽略其他部位，將零件圖紙簡化，并保留尺寸要求后，如圖1所示。

該加工部位的難點在于刀具可運動范圍狹小，粗加工時常規采用的斜線和螺旋下刀方式能夠造成刀具崩刃和工件過切。另外考慮精加工時刀具切向切入輪廓避免產生接刀痕跡的問題，所以不能采取常規的加工工藝進行加工，此時應考慮改進宏程序橢圓固定循環模式編程，采取單次循環短直線結合斜線下刀的方式。在進行橢圓輪廓逼近循環計算的同時，利用單次循環的短直線運動小范圍合成斜線下刀運動，這樣刀具沿著橢圓曲線邊切削橢圓輪廓邊下刀切入至規定深度，避免了過切、崩刃和產生接刀痕的問題發生。

根據圖紙的尺寸要求，本例選取3.8三刃立式銑刀，此規格銑刀是經過使用后再次刃磨刀具。具體刀具運動路線如圖2所示，先從A點開始下刀切入，切入方式是前述的邊走橢圓循環程序邊Z向切入工件毛坯。切入后沿外側橢圓逆時針（路線1）順銑整個外側橢圓輪廓回到A點，留0.1mm單邊精加工余量；再由A點沿路線2圓弧切入內側橢圓輪廓上的B點，并按順時針（路線3）順銑整個內側橢圓輪廓回到B點，留0.1mm單邊精加工余量；至此橢圓窄槽完成粗加工。

數控加工有工序集中的特點，可將精加工程序編入同一程序，也就是刀具繼續運動，完成精加工。精加工刀具路線如圖3所示，刀具從B點開始沿路線4的圓弧切入外側橢圓輪廓上的C點，并按逆時針（路線5）順銑整個外側橢圓輪廓回到C點。此時外側橢圓輪廓精加工完成，接下來刀具從C點開始沿路線6圓弧切入內側橢圓輪廓上的D點，并按順時針（路線7）順銑整個內側橢圓輪廓回到D點，整個橢圓窄槽精加工完畢。刀具切出時注意切向切出，避免接刀痕。

Z向深度既可以運動半個橢圓到達指定深度，也可以運動整個橢圓到達指定深度，或通過控制刀具到達指定深度后不再增加深度，保持接下來的刀具深度不變。

三、編制程序

經工藝分析與刀具運動軌跡的合理設計，其數控加工程序編制如下。

四、結語

封閉曲線類窄槽在數控銑削加工時，利用曲線宏程序循環結合小斜線下刀，解決了因刀具運動空間狹小而不能采用常規下刀的問題。相比于CAM軟件刀路模式相對固定，刀路更加簡潔實用，減少無意義刀路。選取案例中，刀具不是標準出廠規格，而是刃磨后的刀具，可以降低生產刀具成本，刀具選擇應該從實際情況來考慮選取。在程序中單獨設置刀具半徑變量，更換刀具時修改刀具半徑補償值，避免人為修改語句的失誤。

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