1. 首页
  2. 技术文章

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

作者:德州联合石油机械有限公司(山东253034)侯祖刚 白广辽

摘要:圆柱体表面分布的侧孔,一般要进行孔口倒角处理,通过实践和摸索,归纳总结了圈柱体侧孔相贯线的几何性质和特征规律,以此为基础,编制了孔口倒角宏程序。利用数控铣床的曲面加工优势,顺利完成相贯线倒角的铣削加工,大幅提高生产效率。

机械加工中,经常会遇到圆柱体表面沿圆周分布的侧孔,孔口呈相贯线形状,为了便于装配和操作安全,一般要进行倒角或圆角过渡处理。圆柱体侧孔相贯线倒角,至今没有成熟的切削加工方法。工人师傅一般采用手工修磨倒钝的方法,效率低,精度也没有保证。本人通过实践和摸索,归纳总结了相贯线的几何性质和特征规律,以此为基础,编制了倒角宏程序,利用数控铣床曲面加工优势,顺利完成相贯线倒角的铣削加工。技术交流,希望对大家有所帮助。

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

1.加工方案

国外的一批零件(见图1)圆柱体上分布有两个正交的侧孔图样要求孔口保留3mmx45°倒角和R5 mm圆角,用户要求特别苛刻,每一个加工环节,都严格按图样检验。相贯线倒角一度成为制约生产的瓶颈,靠手工打磨抛光的方法明显达不到图样要求。工艺人员第一时间想到的加工方案就是利用数控设备铣削倒角,从理论上讲,圆柱体侧孔相贯线是一圈有规律的空间三维曲线,三轴联动的数控铣床或者加工中心完全可以加工。现实情况是公司现有的数控系统都不具备相贯线插补功能,自动编程需要正版的CAM软件和专用的后处理模块,少则十几万元的费用,企业一次性投资太大。从生产实际出发,充分利用FANUC系统内置的宏程序功能,完成相贯线倒角的描述和定义,是手工编程的关键。

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

2.编程思路

由工件三视图(见图2)可以看出,圆柱体侧孔相贯线为前后左右对称的封闭空间曲线,相贯线的投影在XY平面是一个完整的内孔圆,在Z平面是一段高低起伏的椭圆弧曲线,两者结合,很难用简捷的数学方程式来表达,即使设计人员绘图时也要采用描点连线的近似画法,相贯线倒角,的确不是一件容易的事。我们可以借助计算机绘图软件。将相贯线转化为不同视角的图形,引导启发编程员的创新思维和破解能力。编程的第一步是寻找突破口,正确定义相贯线的轮廓路径。静下心来,站在数控加工的角度重新审视相贯线的几何特征,逐一分析,各个击破,会发现事情并没有想象中的那么复杂。编程的难点,并不在于相贯线的曲率公式和计算方法,而在于编程者如何对加工路径进行合理的认识和分解。本例中宏程序的编程思路,是以XY平面的侧孔圆角度为单位,将相贯线等分成120段三维线段,以变量控制数控机床的三个坐标轴沿三维线段移动,对变量赋值并设置相互之间的参数方程和逻辑关系,这样就完成了宏程序的主题和框架,仔细观察,会发现相贯线上每一点所对应的坐标位置都有着必然的联系,根据相贯线的投影特征,刀具在XY平面按圆弧插补编程,以侧孔圆起始角度为自变量,每增加3°,移动一个R25 mm圆弧线段,圆弧终点随着起始角度的递增不断变化,最终描述出一条中50mm的整圆轨迹。在右侧YZ截面视图中,X轴与圆柱体轴线重合,Z轴与Y轴保持唯一的函数关系,编程中可以根据圆柱体半径和Y轴变量值,运用勾股定理几何公式,计算出相贯线上任意一点的Z向坐标值。XY平面的圆弧进给与Z轴联动,执行标准的螺旋线段插补,120段螺旋线段首尾相连,循序渐进,即可完成相贯线路径的编制。

3. 3mmx45°倒角宏程序

45°倒角有专用的成形铣刀倒角时利用刀具的45°侧刃,以“线接触”的切削方式铣削倒角,编程员只需定义倒角深度和相贯线的轮廓路径,输出一圈的加工轨迹即可。实际加工时操作者以靠近相贯线的刀尖为对刀基准,视情况调整刀具的补偿值即可控制倒角尺寸的大小。下面程序以圆柱体轴线和侧孔中心为G54加工坐标系零点,选用φ20mm倒角立铣刀,以轴向刀尖为刀位点,沿相贯线轮廓加工倒角(见图3)。

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

变量设置:
#1=0;(侧孔圆起始角度值)
#2=3;(角度步进值)
#3=3;(倒角尺寸)
#18=25;(侧孔半径值)
#19=50;(圆柱体半径值)
T0 M06;
M03 S1000;
G54 G90 G40 G49 G0 X0 Y0;
G43 G0 Z[#19-#3]H01;(刀具定位至倒角深度)
G41 X[#18-5]Y-5 D01;(启动刀具半径补偿)
G03 X#18 Y0 R5 F300;(90°圆弧进刀)
N10 #1=#1+#2;(起始角度递增)
#24=#18*COS#1;(X轴坐标值计)
#25=#18*SIN#1;(Y轴坐标值计)
#26=SQRT[#19*#19-#25*#25];(Z轴坐标值计算)
G03 X#24 Y#25 Z[#26-#3]R25F300;(螺旋线段铣削)
IF [#1 LT 360]GOTO10;(相贯线终止条件比较)
G03 X[#18-5]Y5 R5 F300;(90°圆弧退刀)
G40 G0 X0 Y0;(取消刀具半径补偿)
G91 G28 Z0;
M5 M30;
 

4.R5mm圆角宏程序

与45°倒角相比,倒圆角的难度更大,很难找到专用的刀具。只能借用合适的球头铣刀进行三维铣削,编程思路是将YZ平面的R5mm圆角,按圆心角度等分为45份,按照球刀切削刃与圆角保持“切点接触”的加工方式,自下而上分层铣削,每层以切削点的起始角度为自变量,控制球刀中心编程轨迹,偏离相贯线轮廓一定的距离。随着起始角度的增加,球刀沿不同的相贯线轮廓逐层铣削,用曲线编织曲面的原理拟合圆角,编程时必须将圆角过渡和相贯线轮廓联系在一起综合分析,叠加相关的变量,重新确定变量之间的函数关系和数学方程式。下面程序以圆柱体轴线和侧孔中心为G55加工坐标系零点,选用中10mm球头立铣刀,以球心为刀位点,直接按刀具中心轨迹编程,沿相贯线轮廓铣削R5mm圆角(见图4)

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

变量设置:
#1=0(XY平面相贯线起始角度值)
#2=3(相贯线角度步进值)
#3=5(孔口圆角半径值)
#7=5(球头铣刀半径值)
#11=0(YZ平面R5mm圆角起始角度值)
#12=2(R5mm圆角分层铣削角度步进值)
#18=25(侧孔半径值)
#19=50(圆柱体半径值)
 
T02 M06;
M03 S1000;
G55 G90 G40 G49 G0 X0 Y0;
G0G43 Z[#19-#3]H01;(球刀定位至倒圆角起始深度)
N5 #8=[#7+#3]*COS#11-#3;(xY平面侧孔编程半径偏移量)
#6= #3-[#7+#3]*SIN#11;(YZ平面球刀深度偏移量)
G01 X[#18-#8-5]Y-5 Z[#19-#6]F300;(定义每层起始位置)
G03 X[#18-#8]Y0 R5 F300;(90°圆弧进刀)
N10 #1=#1+#2;(相贯线起始角度递增)
#24=[#18-#8]*COS#1;(X轴坐标值计算)
#25=[#18-#8]*SIN#1;(Y轴坐标值计算)
#26=SQRT[#19*#19-#25*#25];(Z轴坐标值计算)
G03 X#24 Y#25 Z[#26-#6]R25 F300;(螺旋线段铣削)
IF [#I LT 360] GOTO10;(相贯线终止条件比较)
G03 X[#18-#8-5]Y5 R5 F300;(90圆弧退刀)
#1=0;(相贯线起始角度值清零)
#11=#11+#12;(R5mm起始角度递增)
IF[#11 LE 90]GOTO5;(R5mm圆角终止条件比较)
G0 X0 Y0;
G91 G28 Z0;
M5 M30;

5.加工误差分析

本例中宏程序以120份螺旋线段定义圆柱体侧孔相贯线轨迹刀具在XY平面以R25mm圆弧拟合φ50mm整圆,不存在轮廓误差,在YZ平面以正余弦曲线拟合椭圆曲线,误差均布在等分线段内,对倒角尺寸的影响很小,完全可以满足加工要求。圆角曲面加工中,球头铣刀最大的特点就是圆滑过渡,根据曲线拟合曲面的经验,使用和圆角半径相近的球头铣刀,可以最大限度地减小刀痕,铣削过程中选择合适的切削用量和进退刀方式,兼顾加工效率,即可以获得很好的表面粗糙度值。

6.结语

通过程序模拟和加工验证,圆柱体侧孔相贯线倒角取得了很好的加工效果,形状精度和倒角尺寸基本上符合图样要求,得到了用户的认可。与软件编程相比,本例中宏程序的最大优势在于随机应变,打破直线段拟合曲线的传统观念,灵活运用螺旋线段拟合相贯线轮廓,将误差控制在最小的范围内,具有很高的实用价值。当工件尺寸和刀具规格改变时,只需更改相应的变量值,即可达到通用的目的。内孔相贯线倒角方法与之大体相同,需要专用的T形刀具,编程难度更大一些,以后再做详述。

参考文献:

[1]黄道业.数控铣床(加工中心)编程、操作及实训[M].安徽:合肥工业大学出版社,2005.

[2]王爱玲,等.现代数控机床实用操作技术[M].北京:国防工业出版社,2005.

[3]冯志刚.数控宏程序编程方法、技巧与实例[M].北京:机械工业出版社,2007.

[4]陈海舟.数控铣削宏程序及应用实例[M].北京:机械工业出版社2011.

来自:金属加工 冷加工 2014年第22期

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

圆柱体侧孔相贯线倒角宏程序

数控笔记
往期精选▼

【软件】数控助手APP V9.5 安卓版

【软件】宏程序自动生成器软件V8.2

【软件】刻字宏程序自动生成软件V4.8

【软件】FanucMacroHelper宏程序助手下载

FANUC | PMC与宏程序相关的系统变量介绍

数控车床螺纹加工指令G32、G92、G76讲解

如何将FANUC/三菱宏程序改为新代宏格式?

什么是数控宏程序?什么场合使用宏程序?

数控机床编程-G32单行程螺纹加工指令

数控宏程序A类宏与B类宏有什么区别

一文搞懂数控宏程序的编程及应用

所有螺纹公式算法,你了解多少?

FANUC宏程序应用案例

宏程序 | 普通三角螺纹

宏程序应用技巧

新代宏程序入门基础知识

西门子 | 数控系统宏程序参数汇总

Brother | 兄弟机宏程序的编写方法

FANUC宏程序中的 MOD 是什么?

FANUC | 如何扩展宏程序系统变量?

FANUC宏程序报警如何设定为中文汉字?

FANUC | 宏程序与PMC间的系统变量介绍

FANUC | 如何通过宏程序控制进给倍率开关?

原创文章,作者:数控笔记,如若转载,请注明出处:https://www.sk1z.com/74489.html

发表评论

登录后才能评论

评论列表(1条)

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

联系微信:QQ594673193

工作时间:08:00~20:00

QR code