基于FANUC Oi數控系統的宏程序在零件輪廓倒圓角銑削加工中的應用

金偉豐

摘 要：本文主要研究了球頭銑刀代替成型銑刀進行復雜零件輪廓形狀倒圓角加工方法，分析刀具半徑補償功能對零件輪廓倒圓角宏程序編程方法，建立倒圓角數學模型，歸納總結了復雜輪廓倒圓角宏程序編程的基本模板，并舉例說明編程方法。

關鍵詞：倒圓角；球頭銑刀；宏程序；程序模板

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）04-0043-02

Application of Macro Program Based on FANUC Oi NC System

in the Contour Round Milling of Parts

JIN Weifeng

（Taizhou Radio and Television University，Taizhou Zhejiang 318000）

Abstract： In this paper， the ball milling cutter instead of the forming cutter complex shape contour rounding method. This paper analyzed the method of tool radius compensation to the part contour rounding macro programming method， established the rounding mathematical model， summarized the basic template of macro outline programming of complex outline rounding， and illustrated the programming method.

Keywords： chamfering angle；ball end milling cutter；macro program；program template

零件輪廓倒圓角是數銑加工中常見的工序，通常使用成型銑刀銑削加工。根據零件倒圓角半徑選取特定尺寸成型銑刀，不同工件尺寸無法共用一把成型銑刀，加工尺寸受限；刀具磨損后圓角半徑增大，無法獲得較高精度和表面質量的倒圓角[1]。為提高加工精度和加工效率，有必要研究常用的球頭銑刀對復雜零件輪廓形狀進行倒圓角加工的編程方法。

1 編程思路分析

為解決編程軌跡與刀具中心軌跡存在位置偏差的問題，采用刀具半徑補償功能對零件輪廓倒圓角銑削進行宏程序編程。編程時僅根據零件輪廓尺寸，在刀具補償寄存器中輸入刀具半徑，數控系統根據動態變化的刀具半徑補償值自動計算刀具中心偏移量，降低編程難度，簡化編程計算。

為保證圓角加工精度，采用球頭銑刀等角度方式自下而上逐層切削來完成倒圓角加工。

2 倒圓角數學模型的建立

加工時，球頭銑刀在XY平面內沿圓弧輪廓水平走刀，在XZ平面內沿Z軸垂直移動。刀具沿自下而上的角度逐層切削，XY平面內的刀具半徑補償值隨著Z方向深度尺寸的變化而變化。如圖1所示，根據數學三角函數關系建立倒圓角數學模型，確定深度Z值與輪廓半徑的相互關系。

θ為圓角角度變量（0°≤θ≤90°），D為球頭銑刀直徑，R為倒圓角半徑。

球刀刀位點（球心）Z方向位置坐標變量：

[H=（R+D/2）×sinθ-R] （1）

球刀刀位點（球心）X方向距輪廓底部偏置量：

[r = （R+D/2）×cosθ-R] （2）

由式（1）和式（2）可以看出，球刀刀位點X方向距輪廓底部偏置量和Z方向位置坐標隨圓角角度變化而動態變化，不同高度要求的刀位點偏置量是不同的。

由于存在變化的刀位點偏置量，因此，編程時不能在刀具偏置寄存器中手動輸入刀具半徑補償值，須采用刀具偏置系統變量。在FANUC Oi數控系統中，可編程的動態變化的刀具“半徑”用變量#13 001～#13 400表示，且保存的刀心偏置量分別對應編程中刀具半徑補償值D01～D400。據此可將式（2）所示的刀心X方向距輪廓底部偏置量數學方程轉化為編程表達式：

#1 3001=（#10+#20/2）×cos[#30]-#10 （3）

式（3）中：#10表示倒圓角半徑；#20表示球頭銑刀直徑；#30表示圓角角度變量θ。

在編程過程中，以圓角角度θ為循環變量，其變化范圍為0°～90°。球頭銑刀自下而上等角度逐層切削，每增加一次圓心角度數，刀具提刀一次，刀心偏置量變化一次，直到切到圓角頂端為止。

3 復雜輪廓倒圓角宏程序編程基本模板

倒圓角宏程序是在刀具半徑補償值基礎上，采用刀具偏置系統變量，結合式（1）、式（2）和式（3）中各參數方程，總結得出復雜輪廓倒圓角宏程序編程基本模板，如表1所示。

4 結語

以球頭銑刀代替成型銑刀進行倒圓角加工，只需用數學模型表達出零件輪廓，將相應零件尺寸按數學邏輯關系設成變量，按照復雜輪廓倒圓角宏程序編程基本模板的格式，只需變更相應部分的數值及工件輪廓加工程序即可對整個程序進行更改，從而實現用任意半徑的球刀對任意輪廓形狀、任意圓角半徑進行倒圓角加工，程序簡明，通用性較強。

參考文獻：

[1]胡翔云.宏程序在任意形狀周邊輪廓倒圓角中的應用[J].模具工業，2014（2）：61-63.