多曲線輪廓拔模型腔零件的宏程序編程

樊偉杰，劉永弟，馬彥秋

河北太行機械工業有限公司 河北石家莊 052165

1 序言

我公司加工的某零件圖樣如圖1所示，其加工面具有2.14°拔模斜度，并且其橫截面輪廓是由多條直線和圓弧連接而成的復雜曲線，同時棱邊處還要求倒圓弧角R5mm。

圖1 零件圖樣

根據零件加工內容和以往經驗，我們采用了CAM軟件編程的方式進行了試制，由于零件加工面積大，對表面粗糙度要求高，所以用CAM編制的程序很復雜，從而造成了該零件的加工程序在存儲執行、中斷再運行、更改銑削參數等各方面均十分不便，嚴重影響了零件的生產效率。

另外，受程序存儲空間的影響，該零件只能在具有外部擴展存儲的大型加工中心上生產，而公司閑置的兩臺小型簡易數控銑床因存儲空間不足而無法加工該零件，從而導致了零件生產成本的增加和空閑設備的資源浪費。

2 改進思路

為了改善生產現狀，利用公司閑置資源，降低生產成本，同時有效提高零件生產效率，我們通過研究決定改用人工編程來替代CAM編程。通過運用數控系統的高級參數來編制適合機床系統的宏程序，同時利用子程序和循環功能來實現零件加工參數的調整和更改，從而實現零件加工程序的優化，達到提高生產效率的目的。

2.1 刀具選擇

根據前期CAM編程及刀具的使用情況，我們決定仍然采用φ25mm的R5型可轉位圓角立銑刀（見圖2）來加工零件。由于采用該規格的刀具加工效率高且剛性好，并且在加工兩側R13mm圓弧時不產生過切干涉，應用效果較好，所以后期程序編制均按此規格刀具來執行。

圖2 可轉位圓角立銑刀

2.2 編程分析

通過分析零件加工面結構特性，可以把該零件的加工曲面分層考慮，每切削層（橫截面）的加工曲線都是由相同的直線、R圓弧、過渡圓弧等多條曲線連接而成，切削截面如圖3所示。另外，自上而下每層都比上一層在某單一軸向增加一個偏移位置，從而形成零件的2.14°拔模斜度。

圖3 切削截面示意

通過以上分析可得出，該零件的加工面可以分層切削，每層的加工刀路（切削曲線）均相同，并且下一層的加工零點的X軸坐標（或Y軸坐標）只需偏置一個固定距離，執行同樣的加工刀路，刀具半徑參數不變，就能夠實現拔模角度的偏移。另外，零件的端面棱邊要求有R5mm圓弧過渡，該部分的加工同樣可以看做是上述截面輪廓增加倒圓角。

2.3 改進方案

經過上述分析，我們可以在數控程序中設定一個適當的參數，該參數可以控制某一加工截面層的一個坐標值，從而在主程序中通過循環調用該參數來實現不同層加工坐標的變化。同時將截面輪廓的加工刀路作為一段子程序來循環調用，通過每層坐標值的比例變化來實現整個零件2.14°曲面的加工。

另外，由于用刀具半徑做參數更易實現零件端面的R5mm圓弧過渡，所以可以將刀具半徑補償值作為主程序的可變參數，同樣通過分層切削來實現端面輪廓的倒圓角功能。

3 程序代碼

通過上面的改進分析，我們可以將該零件曲面的加工分為兩部分來完成：一部分是以切削點的刀具半徑為可變參數的端面圓角加工程序；另一部分是以加工零點坐標為可變參數的拔模斜度加工程序。

3.1 倒圓角編程

倒圓角過程如圖4所示，該部分程序用刀具半徑補償值來做可變參數，而圓弧銑刀倒R圓角時又與其加工點的角度有關，其編程格式如下（大隈系統）。

圖4 倒圓角示意

3.2 拔模斜面編程

拔模斜面（見圖5）加工程序刀具半徑為定值12.5mm，切削變量用切削深度Z確定，而該Z值下切削截面X方向的變量與深度成正切關系：△X=△Z×tan2.14°，編程格式如下（大隈系統）。

圖5 拔模斜面示意

3.3 整體加工程序

由倒圓角和銑斜面兩部分組成的完整加工程序如下（大隈系統）。

4 結束語

經實際應用驗證，改進后的程序效果如下。

1）用宏程序編程代替CAM編程，使加工程序由原來的600KB減小到1KB。

2）不再使用擴展內存卡即可加工，使簡易數控銑床加工該零件成為現實。

3）有效利用閑置簡易數控銑床，提高了機床利用率。

4）更改切削參數方便，通過改進步長和進給，零件的加工時間從30min/件縮短到20min/件。