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变半径补偿宏程序在任意轮廓倒角中的应用
林维裕
（福建省上杭职业中专学校,福建 上杭 364200）
［摘
要］ 讨论用球铣刀倒角的编程加工方法.根据被加工零件轮廓编程,通过宏程序调用和变半径补偿功能,找出通用公式,进行任意轮廓边缘倒角的编程与加工.
［关
键 词］ 球铣刀；倒角；铣削加工；变半径补偿；宏程序
［中图分类号］ G712 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2016）20-0098-02
一、引言
在数控铣削时,我们经常遇到零件技术要求为轮廓边缘倒角的情况,可以选用成形刀倒棱加工,但此加工方式涉及刀具种类多,造成成本较高,而且精度也受刀具本身性能影响变差；虽然现在可以借助CAD／CAM软件自动编程,但是自动编程生成程序长,多数只能一次使用,重复使用率低.为了解决以上问题,本文以FUNAC系统为例,介绍一种变半径补偿用户宏程序编程与加工方法.该方廓倒角角中编程灵活、高效、快捷,是加工编程的重要补充.
二、宏程序变量和控制语句
（一）变量
1.变量定义
一个变量由变量符号“#”和变量号组成,如：#i（i等于1,2,3,4…）,也可用表达式来表示变量,如：#［<表达式>］.
2.变量类别
（1）局部变量#1～#33是在宏程序中局部使用的变量.
（2）公共变量#100～#149、#500～#531是通过主程序及其调用的子程序通用的变量,公共变量的用途在系统中没有明确的规定,用户可以自由使用.
（3）系统变量是在系统中用途固定的变量,例如#13001对应刀具半径补偿,可以直接调用.
3.变量使用
在地址号后可使用变量,如：#8等于0.08,则F#8表示F0.08；对于M#130,若#130等于30时,则为M30,程序结束,主轴停.
4.宏程序的使用格式
O0001-O08999（O0001-O08999为宏程序号）
N10指令
…
N_M99
上述宏程序内容中,除通常使用的编程指令外,还可以使用变量、算术运算指令及其他控制指令.变量值在宏程序调用指令中赋值.
（二）控制指令
宏程序中控制指令起到控制程序流向的作用.循环指令格式如下：
WHILE［条件式条件表达式］DOm（m等于1,2,3）；
……
ENDm；
上述“WHILE［条件式条件表达式］DOm（m等于1,2,3）；……ENDm”程序含义为
（1）WHILE语句是先执行条件判断,然后再执行循环体.
（2）条件表达式满足时,程序段DOm至ENDm即重复执行.
（3）条件表达式不满足时,程序转到ENDm后处执行.
（4）如果WHILE［条件式条件表达式］部分被省略,则程序段DOm至ENDm之间的部分将一直重复执行.
WHILE语句运行示意图
三、轮廓边缘倒角原理
轮廓边缘倒角有别于简单的二维曲线轮廓加工,属于三维型面加工.我们可将轮廓边缘倒角过程分解为刀具沿曲线轮廓在XOY平面内走刀和沿Z轴移动.在不断周期地改变刀具半径补偿值时深度Z值也跟着变.我们可以将倒角部分看成是由有限个轮廓尺寸随着深度z变化的轮廓轨迹的叠加,如图1所示.
我们只要能确定深度Z值与轮廓半径的相互变化关系,就可用宏程序编制孔口倒角的加工程序.为保证表面质量,我们以球铣刀加工倒角.假设SR为孔口倒角半径,r为球铣刀刀具半径,D为孔直径.用球刀球心对刀.Z为球心深度方向变量,β为夹角（#1表示）,即深度Z处刀具中心和圆角圆心的连线与铅垂线的夹角,X为β角度对应的轮廓半径.只要得出深度Z和轮廓半径X之间的关系,即可用宏程序编程.从图1右边原理图可以得出：
Z等于［SR+r］*COS［#1］-［SR+r］,X等于［SR+r］*SIN［#1］-SR；其中,#1的变化范围为0~90°.在用宏程序编程时,刀具半径补偿值就是X.我们可以将X值保存在系统变量#13001中,即#13001等于［SR+r］*SIN［#1］-SR,以后只要每次调用该值就行.
四、孔口倒角编程与应用实例
假设工件坐标原点在刀尖接触工件上表面时球心位置,用φ10球头铣刀加工图2所示零件的凸半球曲面.根据需要设置变量#1——β,0——90°；#2切削时变半径补偿值；#3切削时球刀中心.变半径补偿用户宏程序如下：
O0001；
G54G17 G90 G80G40G49；
G00 Z100 S1000 M03；
X0 Y0；
Z10 M08；
#1等于0；
WHILE ［#1LE90］ DO1；
#2等于［5+5］*SIN［#1］-5；
#3等于［5+5］*COS［#1］-［5+5］；
#13001等于#2；
G01 Z［#3］F350；
G41 G01 X10Y0 D1 F600；
G03 I［-10］ J0 F2000；
G1 G40 X0 Y0；
#1等于#1+3；
END1；
G00 Z100 M09；
M05；
M30；
为了缩短编程时间,降低加工成本,提高编程效率,利用上述编程原理解决孔口倒角具有较好的通用性和实用性,是一种很好的编程方法.以上编程方法适用于任何轮廓形状的编程与加工,只需改变SR和r.读者可以根据需要编写凹形、直线形倒角变半径补偿宏程序.
参考文献：
［1］翟瑞波.数控铣床/加工中心编程与操作实例［M］.机械工业出版社,2012.
［2］高晓东.数控铣床/加工中心编程与操作实例［M］.高等教育出版社,2012.
［3］倪春杰.变半径补偿宏程序在轮廓倒圆角中的应用［J］.兰州石化职业技术学院学报,2009,9（2）：19-21.
［4］沈春根,徐晓翔,刘义.数控车宏程序编程实例精讲［M］.机械工业出版社,2014.
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