基于FANUC 0i系统的球面加工宏程序

张宁菊

（无锡科技职业学院，江苏无锡 214028）

基于FANUC 0i系统的球面加工宏程序

张宁菊

（无锡科技职业学院，江苏无锡 214028）

简要介绍球面的粗、精加工宏程序实例，指出在FANUC 0i系统中灵活使用宏程序，可简化编程，解决复杂曲面的加工问题，具有一定的实用性。

FANUC；球面；数控加工；宏程序

0 引言

球面的加工，从用户的角度，使用CAD/CAM软件（例MASTERCAM、UG等）生成刀具路径和程序是比较方便的，但CAD/CAM软件生成三维加工刀具路径时，是根据选择的加工方式、加工参数、加工误差等，使刀具逐渐移动来完成加工的，其实质是用直线段去逼近曲面的过程，因此其运算速度慢，从球底到球顶的加工精度呈下降趋势。而FANUC 0i系统中的宏程序，可进行变量编程，变量可以运算。变量编程可以最大限度地运用数控系统的各种指令代码（如G01、G02、G03等），因此加工时可直接进行机床的插补运算，运算速度快，球面表面各处的加工精度一致。

基于宏程序的上述编程和加工优势，现以一个球面的粗、精加工宏程序为例加以说明。

1 加工工艺分析

如图1所示为一球面零件，球半径为10 mm，粗加工时为提高效率采用ϕ6 mm的平底铣刀；精加工时为保证加工质量采用ϕ6 mm的球头铣刀，零件加工工序卡如表1所示。现假设以球面球顶中心作为X、Y、Z方向的加工原点进行编程。

图1 球面零件

表1 球面零件的数控加工工序卡

2 粗加工程序的编制

如图1所示，零件毛坯为方料，粗加工时采用平底铣刀进行自上而下逐层剥离的等高体积加工方法，X、Z向留1 mm的加工余量。FANUC 0i系统编制球面的方法有两种，一是参数法，二是方程法，现使用常用的参数法编程。假设Z向每层切深为1 mm。

程序如下：

O0003

G54G0X0Y0Z30； 建立工件坐标系，工件坐标系设为球面球顶中心

M3S1000；

G1Z0F150；

#1=10； 半球半径

#2=3； 铣刀半径

#3=90°； 半球起始角度

#4=0°； 半球终止角度

#17=1； Z坐标每层递减量（Z向每层切深）

#5=#1*COS(#4)； 终止高度上X坐标

#6=1.6*#2； X向步距设为刀具直径的80%

#8=#1*SIN(#3)； 任意高度时刀具Z坐标

#9=#1*SIN(#4)； 终止高度时刀具Z坐标

WHILE[#8GT#9]DO1； 如#8＞#9循环1继续

X[#5+#2+1]Y0； 刀具水平移动到毛坯外测

Z[#8+1]； 刀具移动到Z[#8+1]处

#18=#8-#17； 当前层加工深度Z值

G1Z#18F150； Z向定位

#7=SQRT[#1*#1-#18*#18]；

刀具与球面接触点的X坐标#10=#5-#7；

任意高度上被去除部分的水平宽度

#11=FIX[#10/#6]； 每层被去除宽度除步距，并取整，设置为初始值

WHILE[#11GE0]DO2； 如#11≥0循环2继续

#12=#7+#11*#6+#2； 刀具X方向目标值

G1X#12Y0F500； 刀具移动到目标点

G2I-#12； 水平面走顺圆

#11=#11-1； 水平去除宽度递减

END2； 循环2结束，切削完水平圆

G0Z30； 抬刀

#8=#8-#17； Z坐标递减

END1； 循环1结束，切削完水平一层

G0Z30；

M30；

3 精加工程序的编制

如图1所示，精加工时采用球头铣刀进行自上而下的加工。

程序如下:

O0012

G54G0X0Y0Z30；

M03S1200；

Z2；

G1Z0F120；

#1=90； 半球起始角度

#2=0； 半球起始角度

#3=10； 半球半径WHILE[#1 GE#2]DO1；

如#1≥#2循环1继续#4=#3*COS[#1]+3；

X值加刀具半径（刀具中心点的X坐标

#5=#3*SIN[#1]-10； Z值减10，Z赋值

G1 X[#4]Z[#5]F120； 刀具X，Z向定位

G2 I[-#4]F1000； 切削完水平圆

#1=#1-1； 计数器递减

END1； 循环1结束

G90G00Z100；

M30；

4 结束语

上述通过用不同宏程序编程方法编制球面的粗、精加工程序典型实例，在编程时可灵活使用。在实际加工中，类似球面类可以用函数方程表示的曲面，如：椭圆面、锥台面、双曲线面等，均可采用相似的编程方法。使用宏程序编程，可简化编程，在解决复杂曲面的加工时，具有很重要的实用意义。

［1］李峰，白一凡.数控铣削变量编程实例教程［M］.北京：化学工业出版社，2007.

［2］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.

FANUC 0i-Based System of Spherical Macro Programs

ZHANG Ning-ju
(Wuxi College of Science and Technology，Wuxi214028，China)

Brief introduced rough finishing spherical macro instance， pointed out that in FANUC 0i system， flexible using macro programs to simplify programming can solve complex surface processing problems，and has a certain practicality.

FANUC；spherical；NC；macro programs

TG659

：A

：1009－9492(2014)10－0038－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.10.010

张宁菊，女，1968年生，硕士，副教授。研究领域：现代制造技术。已发表论文31篇。

(编辑：向 飞)

2014－04－22