宏程序在加工圆弧面中的应用

蒋晓敏

（江阴职业技术学院，江苏江阴 214405）

在数控加工中，经常会遇到各种各样的圆弧曲面的加工。最常见的就是XY面的圆弧，这种圆弧面可以通过G02/G03 圆弧指令的编程来完成加工，非常方便。

其他平面的圆弧面的加工，虽然使用G02/G03 圆弧指令来编程也能进行加工，但往往加工程序比XY面的圆弧要复杂，这时正确的做法是利用宏程序来编程。下面是应用宏程序精加工圆弧面的两个例子，当然在精加工前要进行粗加工，先铣削长方形轮廓，此处省略。

1 实例一：平行坐标平面的圆弧面的加工

1.1 实例说明

如图1 所示，该圆弧面在G18 平面（XZ 平面）内的投影为圆弧。该圆弧半径为30 mm，投影到XY面为长48 mm，宽25 mm的长方形，长方形的2 个边分别平行于X、Y 轴，长方形关于Y 轴对称。

1.2 确定编程思路

加工该圆弧常见的有两种方法。一种方法就是用G02/G03 指令编制G18 平面的圆弧指令，可以实现圆弧面的加工。看到的是一条圆弧，在加工中，必须把左半个圆弧与右半个圆弧分开，用2 个圆弧指令，中间还要加上直线段指令来过渡（因为刀具直径的缘故）。然后沿着Y 方向移动一个较小的间隔，再用G02/G03 指令铣削一步加工，依次循环，直到圆弧面的长度尺寸满足图纸的要求为止。

图1 平行坐标平面的圆弧面立体图

另一种加工方法采用拟合的方法，刀具在某一个X位置，沿Y方向走直线；然后沿Z方向抬一个很小的距离，刀具移动至另一个X位置，再沿Y方向走直线，这样依次循环，实现圆弧的加工。

这里选第二种方法，用宏程序来完成该圆弧面的加工。

虽然球头铣刀在加工圆弧面时的工件表面质量好，但是键槽铣刀编程较球头铣刀容易，数值计算也更容易，且移动的步距适当小的时候，一般也能够满足工件的表面质量要求。故这里选用12 mm键槽铣刀，机床为FANUC数控系统，取前侧圆弧的最高点为工件原点，见图2。

图2 数学模型

1.3 数学模型[1]

＃1：刀具底面到圆弧中心的距离；

＃2：刀刃到圆弧对称中心的距离；

那个用木头搭建的，小得像工地上临时住所一样的家，被台风撕成了一堆破木头，温衡站在这堆木头前，没有哭，她已经习惯了这种突如其来的灾祸。她蹲下来，在一堆木头里，寻找还没有被损坏的东西和她的存钱罐，就像在她命途多舛的生命里，寻找渺小的希望。

＃3：Z坐标值；

＃4：X坐标值。

1.4 加工程序

2 实例二：非平行坐标平面的圆弧面的加工

非平行坐标平面的圆弧面立体图如图3所示。

图3 非平行坐标平面的圆弧面立体图

2.1 与实例一的对比

该圆弧面的尺寸与图1 完全一样，变化前的数学模型如图4 旋转前的数学模型；变化在于圆弧在XY面旋转了一定角度，其数学模型如图5旋转后的数学模型。

2.2 确定编程思路

用G02/G03 指令编程不能实现加工这样的圆弧面，因为该圆弧面不平行于任一个坐标平面。换个思路，可以把它看作在XY 面旋转了一个角度。因此，在编程时就可以结合G68/G69坐标旋转功能来实现加工的要求，只要在例一的程序中加入这2 个指令就可以了。考虑到程序的通用性，把圆弧面的各个尺寸和刀具的直径都用变量来表示。

图4 旋转前的数学模型

2.3 数学模型

＃1：刀具底面到圆弧中心的距离；

＃2：刀刃到圆弧对称中心的距离；

＃3：Z坐标值；

＃4：X坐标值；

＃8：圆弧半径；

＃9：圆弧面的长度；

＃10：圆弧面的宽度；

＃11：圆弧面的深度；

＃18：旋转角度；

＃20：刀具半径。

2.4 加工程序

图5 旋转后的数学模型

3 结语

通过以上宏程序加工圆弧面的例子，得出第二个程序具有以下三个优点。

（1）用变量的形式对参数赋值，通用性较强，具有独特的作用[2]。例如圆弧面的尺寸、旋转角度发生改变，只需给这些参数赋值，完全可以用同一个程序来加工。

（2）在加工中用沿Y 向往复走刀的方法，大大减少了单一方向运动中需要抬刀的步骤，节约了加工时间，大大提高了加工效率。

（3）程序虽然采用刀具中心轨迹编程，但当刀具直径发生变化时（刀具磨损或者更换新刀），只要对直径重新赋值，而不需修改程序的其他地方，起到了类似刀具半径补偿功能的作用。

［1］陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例［M］.北京：机械工业出版社，2008.

［2］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.