摘 要:数控铣削中宏程序的应用,使得一些复杂形状零件的加工通过宏程的手动编制,也变得方便、快捷。文中通过研究宏程序的加工算法,其中主要针对平底立铣刀、球头立铣刀和环形铣刀加工零件圆角,提供了以手动编程模块化的方法。
　　关键词:数控铣削宏程序立铣刀加工算法
　　中图分类号:TG547 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0026-01
　　
　　随着数控加工技术的不断发展,计算机自动编程逐渐将会取代手动编程,但CAD/CAM软件自动编程有后置处理困难、程序段很多、加工参数不易修改等缺点,而宏程序的通用性、灵活性等优点在企业生产给数控机床操作者一个很大自由、快捷编程的空间。特别是在数控模块化加工过程中,数控机床编程人员只需要根据零件几何信息和不同的数学模型就可完成相应的模块化加工程序设计,应用时只需要把零件信息、加工参数等输入到相应模块的调用语句中,就能使编程更方便,加工效率更高。在数控铣削加工中有一些零件是有规律可循的曲线和曲面。例如,倒角面、倒圆面、锥面、球面,还有一些二次曲线(椭圆、抛物线、双曲线等),以及一些渐开线等。这些曲线和曲面,在数学上都可以用三角函数和参数方程来表述,因此下面就数控铣削加工中用环形铣刀、平底立铣刀、球头铣刀三种铣刀加工曲面宏程序编程算法进行研究。
　　
　　1 加工算法
　　1.1 环形铣刀加工算法分析
　　环形铣刀从刀具工艺性和受力情况分析得到,刀尖部分为圆角,具有良好的
　　切削性能,加工时负荷均匀,磨损较小。常用于曲面的开粗。就以圆角加工进行加工算法研究(如图1)。
　　(1)等角度算法:等角度算法是角度α为自变量,圆角加工α的变化范围为0～90°。
　　
　　
　　
　　(2)等高算法:等高算法是沿着Z负向深度等距离分层铣削,深度Z为自变量,变化范围是-(R1+r1)～0mm。
　　
　　
　　
　　1.2 平底立铣刀加工算法分析
　　对于平底立铣刀从刀具工艺性和受力情况分析得到,它是环形铣刀另一种特
　　例,即r1=0(如图1)。呈螺旋线分布的周边侧刃加工时各处线速度完全一致,负荷较均匀,磨损较缓,但底刃磨损较严重,因此在实际加工中要以周边刃为主切削刃,底刃为副切削刃。就以圆角加工进行加工算法研究。
　　(1)等角度算法:等角度算法是角度α为自变量,圆角加工α的变化范围为0～90°。; ;
　　(2)等高算法:等高算法是沿着Z负向深度等距离分层铣削,深度Z为自变量,变化范围是-R1～0mm。;
　　。
　　1.3 球头立铣刀加工算法分析
　　球头立铣刀从刀具工艺性看,它是环形铣刀另一种特例,即r=r1(如图1)。
　　球心以上的切削刃呈螺旋线分布,周边侧刃加工时各处线速度完全一致,但是从周边到刀尖,线速度有最大值逐渐减小为零。结构上,虽然球头铣刀的切削刃在各处的负荷与磨损相对好一些,但在实际加工中还是设法优先使用更靠近外侧的切削刃部分。就以圆角加工进行加工算法研究。
　　(1)等角度算法:等角度算法是角度α为自变量,圆角加工α的变化范围为0～90°,H为负值。;
　　;
　　(2)等高算法:等高算法是沿着Z负向深度等距离分层铣削,深度Z为自变量,变化范围是-R1～0mm。;
　　。
　　2 宏程序编程
　　根据以上的各刀具加工算法,编制数控铣削加工宏程序,组织宏变量。下面
　　就以环形铣刀等角度算法在编制宏程序。
　　#1=():内圆柱面半径R
　　#4=0:角度设为自变量,初始值为零
　　#5=():倒圆角半径R1
　　#6=():刀具圆角半径r1
　　#7=():角度增量(等角度)
　　#8=#1+#5: 倒圆角圆心到工件坐标系原点的水平距离
　　#9=():刀具半径r
　　S1000M03:转速1000r/min,主轴正转
　　G54G90G00X0Y0Z10:程序开始
　　WHILE[#2LE90]DO1:加工循环,条件#2≤90°
　　#2=#8-[#5+#6]COS[#4]-#9+#6:算法确定X轴距离
　　#3=-#5+[#5+#6]SIN[#4]-#6:算法确定Z轴距离
　　......
　　#4=#4+#7:角度自加
　　END1:循环结束
　　G00Z10:安全高度
　　M30:程序结束
　　
　　3 结语
　　本文通过三种立铣刀加工圆角,解决了宏程序的算法问题。并以此推出解决各种曲面宏程序编程的算法,通过宏程序编程建立一个模块化编程的数控铣削加工方法,提高生产效率。
　　
　　参考文献
　　[1] 陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].机械工业出版社.2009.
　　[2] 北京FANUC机电有限公司.BEIJING-FANUC OI-MA系统操作说明书.