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基于FANUC0i宏程序在双曲线车削加工中应用

2014-07-08刘旭

机械工程师 2014年10期
关键词:宏程序半轴双曲线

刘旭

(苏州市职业大学,江苏 苏州 215104)

0 引 言

在数控车削加工中,数控系统通常只具有直线和圆弧插补两种功能,而对于如图1 所示椭圆、双曲线、曲线螺纹等非圆曲线和非常规螺纹,利用宏程序可以方便、快捷地完成加工。通过宏程序变量赋值、变量运算、变量传递,极大地简化了程序,避免了一些专业CAM 软件自动生成加工程序出现可读性差、修改麻烦、占用内存的缺点。

图1 椭圆和曲线螺纹

现以FANUC 0i 系统为例,结合加工实践,探讨宏程序在双曲线车削加工中的应用。

1 双曲线的数学分析

图2 双曲线

平面内与两定点F1、F2的距离差的绝对值为常数2a 的点M 的轨迹叫做双曲线。如图2 所示,其中定点F1、F2在Y 轴上时其标准方程为

1.1 曲率对加工影响

曲线的曲率反映了曲线的弯曲程度,曲率越大,曲率半径越小,曲线弯曲严重;相反,曲率越小,曲率半径越大,曲线过渡平滑。在车削加工中,要充分考虑曲线的曲率,进行合理的刀具选择,否则将会产生过切、干涉等破坏加工表面的情况。

如图3 所示,双曲线上M 点处的曲率半径R最小,曲率最大。加工时,为了减小刀具对双曲线轮廓的影响,宜采用刀尖圆弧半径较小的尖头车刀。试验证明,选择刀片刀尖圆弧半径0.2 mm,主后角为6°~8°,可以有效避免以上情况,切削效果较好。

图3 双曲线曲率与曲率半径

1.2 双曲线函数变换

2 用户宏程序

用户宏程序可以允许使用变量、算术、逻辑运算、条件转移和循环控制,使得编制相同加工操作的程序更简洁、方便。用户宏程序功能指令可把实际值设定为变量,使宏程序更具有通用性,使用时,可用一条简单指令调出宏程序,和调用子程序一样。

2.1 变量

在使用用户宏程序时,数值可以直接指定或用变量指定,当用变量时,变量值可用程序或在MDI 操作面板上改变。变量用变量符号(#)和后面的变量号指定。根据变量号可以将变量分成空变量、局部变量、公共变量和系统变量4 种类型。其中局部变量为#1~#33。例#1=100,#2=200,G00 X#1 Z#2。

2.2 转移和循环

在宏程序中有3 种转移和循环操作可供使用:

1)GOTO 语句(无条件转移。格式:GOTO n,n 为顺序号(1-9999)。

2)IF[<条件表达式>]GOTO n。

3)在WHILE 后指定一个条件表达式,当指定条件满足时,执行从DO 到END 之间的程序,否则转到END 后的程序段。

注意:DO 后的号和END 后的号是指定程序执行范围的标号,标号值为1、2、3。若用1、2、3 以外的值将会产生P/S 报警NO126。

图3

2.3 宏程序调用

宏程序调用可用G65(非模态调用)和G66、G67(模态调用)两种方式,调用时,自变量可赋值到宏程序中。例如:G65 Pp Ll;p 为要调用的程序,l 为重复次数,默认值为1。文中采用G65 调用。

3 实例分析

如图4 所示,该零件尺寸精度要求较高,总体结构包括圆弧面、双曲线、圆柱面等。其中双曲线方程为x2/a2-z2/b2=1,实半轴为a,虚半轴为b。

3.1 双曲线编程

在如图4 所示含有双曲线零件的车削加工过程中,通常以Z 为自变量,X 作为Z 的函数,根据上述的函数变换,X=2a*SQRT[1+Z*Z/b*b],Z 的变化区间选择[d,-d],然后采用G01 直线拟合插补法,即Z 方向步距均匀叠加(通常步距选择0.02~0.05 mm),系统自动计算出X 值。由于图中零件的工件坐标系原点和双曲线的对称中心不重合,首先要将工件坐标系的原点偏置到双曲线的对称中心上,即G52 X0 Z(16+d)。为了保证编制宏程序的通用性,程序中双曲线的起始点及虚、实半轴全部采用变量方式,加工中用户只要根据需要进行赋值即可。

图4 零件图

3.2 宏程序流程框图

根据上述的编程思想,采用WHILE 循环语句,程序框图如图5。

图5 双曲线宏程序流程框图

3.3 编制加工程序

程序中变量含义:a为双曲线实半轴;b 为双曲线虚半轴;d 为双曲线轮廓有效长度。

主程序:

O0001;主程序名

N10 T0101;调用外形粗加工刀具

N20 G97G99S1000M03;定义主轴转速

N50 T0202;调用车削双曲线的尖头车刀

N60 G97G99S1500M03;切换主轴转速

N70 G65 P1000;调用子程序双曲线宏程序

其专职安全人员要做好基坑巡视检查工作,巡视他不仅可以及时发现险情,而且能系统地记录、描述基坑施工和周边环境的变化过程,及时发现被披露的不利地质状况,其专职安全人员要做好以下几点内容:

N90 G00X150

Z200;刀具退到安全位置

N100 M05;主轴停止

N110 M30;程序结束

用户宏程序:

O1000;子程序名

N20#1=d;定义Z 向起点坐标

N30 WHILE[#1LE-d]DO1;条件语句

N40#2=a*SQRT[1+#1*#1/b*b];X 向坐标值计算

N50 G01X[2*#2]Z[#1];G01 直线拟合插补

N60#1=#1-0.05;Z 向坐标偏移值计算

N70 END1;循环结束

N80 G52X0Z0;取消局部坐标系

N90 M99;返回主程序。

4 结 语

从以上应用中可以看出,宏程序是数控机床手工编程方法的一种高级程序语言,大部分零件尺寸是通过变量传递的,极大地简化了数控程序,易实现系列化生产。宏程序在双曲线中的应用方法同样适合在其它曲线中应用推广。

[1] 黄冬英.宏程序在刻线加工中的应用[J].制造技术与机床,2011(2):160-162.

[2] 成岗.运用宏程序铣削孔与螺纹[J].煤矿机械,2010(12):118-120.

[3] 单春阳.数控宏程序编程应用浅析[J].科技信息,2007(32):427-428.

[4] 黎向荣.宏程序在数控加工中的应用[J].工业技术,2009(3):100-103.

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