1數(shù)控加工方法簡介 ......



1 數(shù)控加工方法簡介
在數(shù)控加工中，目前的編程方法通常有兩種：①簡單輪廓——直線、圓弧組成的輪廓，直接用數(shù)控系統(tǒng)的G代碼編程。②復(fù)雜輪廓——三維曲

面輪廓，在計算機(jī)中用自動編程軟件(CAD/CAM)畫出三維圖形，根據(jù)曲面類型設(shè)定各種相應(yīng)的參數(shù)，自動生成數(shù)控加工程序。以上兩種編程方

法基本上能滿足數(shù)控加工的要求。但加工函數(shù)方程曲線輪廓時就很困難，因?yàn)樵缙诘你姶矓?shù)控系統(tǒng)不具備函數(shù)運(yùn)算功能，直接用G代碼不能編

制出函數(shù)方程曲線的加工程序，(版本較低的)CAD/CAM軟件通常也不具備直接由方程輸入圖形的功能。所以切削函數(shù)方程曲線輪廓，目前通常

使用的方法是：根據(jù)圖紙要求，算出曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)，再根據(jù)算出的坐標(biāo)值用直線或圓弧指令代碼編制程序，手工輸入系統(tǒng)進(jìn)行加工。這種

方法工作量很大，而且計算大量坐標(biāo)點(diǎn)容易出錯。為了解決以上問題，本文介紹兩種實(shí)用的函數(shù)方程曲線加工方法。
2 兩種函數(shù)方程曲線的加工方法
圖1 圓漸開線曲線
利用加工中心系統(tǒng)的函數(shù)運(yùn)算功能進(jìn)行加工
在加工中心上利用函數(shù)運(yùn)算功能，根據(jù)刀具中心軌跡方程，用直線逼近法編制加工程序。由于按任意的輪廓曲線方程直接編程，數(shù)控系統(tǒng)不能

進(jìn)行刀補(bǔ)，所以必須基于輪廓曲線方程用數(shù)學(xué)方法求出刀具中心軌跡方程。該方法在加工中心系統(tǒng)上，用很少的幾條循環(huán)指令就能編制出加工

程序，且校對方便。
例如，在備有SIEMENS系統(tǒng)的加工中心上加工一段圓漸開線，其直角坐標(biāo)方程式為
X=r(cost+tsint)，Y=r(sint-tcost)
極坐標(biāo)方程式為
r=2.228(1+t2)
式中：r——極半徑，mm
t——漸開線角度，rad，起點(diǎn)角p/4，終止角度19
在該例中，把漸開線繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)2p，漸開線偏移一個節(jié)距(2pr=14)。如使用的銑刀直徑為6mm，即刀具中心軌跡偏置：，則坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的

角度為：14/360=3/A，A=77.143°順時針方向。編程采用極坐標(biāo)方程式，其坐標(biāo)值角度為t-tl。見圖1。
利用函數(shù)運(yùn)算功能編制的程序框圖見圖2。程序如下
%88(用函數(shù)運(yùn)算功能編制的加工程序)
N00 T8 D8
N05 G54 S700 M03
N10 G58 X0 Y0 A-77.143：坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)
N15 R50=-8 R60=3 R61=0 R64=0 R65=0.78 54：銑削深度每次8，分3次，起點(diǎn)角度0.7854rad
N20 G00 X2.228 Y0-5：移到曲線起點(diǎn)
N25 R52=0
N30 R51=1 R55=R52*180/3.1416 R66=19
N35 @614 R53 R51 R52N40 R54=2.228*R53 R56=2.228*R52
N45 R57=R56/R54
N50 @634 R58 R57：計算tl
N55 R59=R55-R58：計算t-tl
N60 G11 G64 X0 Y0 U=R54 A=R59 F150：G11極坐標(biāo)走直線
N65 R52=R52+0.01：角度增加一個增量值
N70 @123 R52 R65 K-30：下刀點(diǎn)判斷
N75 G01 Z=R50 F50：下刀
N80 @123 R52 R66 K-30：判斷是否到終點(diǎn)
N85 G00 Z5：抬刀
N90 R50=R50-8 R60=R60-1：
N95 @126 R60 R61 K-20：是否進(jìn)刀3次
N70 G00 Z50：抬刀
N75 M30：結(jié)束
圖2 程序框圖
用CAD/CAM生成程序進(jìn)行加工
CAD/CAM 軟件目前用得最多的是MASTER-CAM、TEKSOFT、華正模具軟件等，其低版本通常不能直接畫出二維函數(shù)方程給出的曲線，只能畫出由

直線和圓弧組成的簡單二維曲線及由坐標(biāo)點(diǎn)給出的樣條曲線等。而用CAD軟件(如華正電子圖板)的公式曲線功能，能直接畫出曲線圖形。利用

這一特點(diǎn)，只要將電子圖板生成的圖形交互文件(DXF輸出文件)提取到CAM 系統(tǒng)中去，在CAD/CAM中用輪廓銑削功能就能生成加工程序。然后用

串行通訊口將加工程序送入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行加工。
在電子圖板中畫出圖形，CAM中生成程序
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利用華正電子圖板中的公式曲線功能，畫出二維函數(shù)方程曲線。具體操作步驟如下：進(jìn)入華正電子圖板，選取高級曲線功能，出現(xiàn)高級曲線繪

圖菜單，在該菜單中選取公式曲線，出現(xiàn)公式曲線設(shè)定菜單，見圖3。
參數(shù)設(shè)定菜單的設(shè)定內(nèi)容有：曲線方程、起始值、終止值、精度控制值、所用坐標(biāo)系、單位。設(shè)定完后，單擊確定[O]按鈕，立即在屏幕上畫

出曲線。畫出曲線后，單擊主菜單的文件(F)按鈕，在下拉菜單中，選取數(shù)據(jù)接口，接著再選取其子菜單中的DXF輸出(O)，把文件存為擴(kuò)展名

為DXF的文件，如NW4.DXF。即可退出華正電子圖板。
進(jìn)入CAM軟件，如MASTERCAM，其操作的入口途徑如下：FILE，CONVERTERS，DXF。讀出華正電子圖板中的NW4.DXF文件圖形，然后再轉(zhuǎn)存為

NW4.GE3文件圖形(在7.0版本中為NW4.MC7)。至此，在CAM 軟件中所需的函數(shù)方程曲線的圖形已經(jīng)得到。下面用CAM中的輪廓銑削功能就能生成

數(shù)控加工程序。主要操作步驟如下：在主菜單中選取TOOLPATHS功能，接著選取CONTOUR輪廓入口，設(shè)定NCI文件名，定義輪廓，設(shè)定銑削參數(shù)

，就能生成出刀具軌跡路徑，接著再執(zhí)行后處理程序生成加工程序。刀具軌跡路徑見圖4，加工程序如下：
圖3 參數(shù)設(shè)定菜單
圖4 輪廓及刀具軌跡圖
%100 (用CAM生成的程序，經(jīng)過適當(dāng)處理)
N00 T8 D8
N02 G54 S700 M03
N04 G0 G90 X3.4978 Y-2.7428
N06 Z5
N10 G1 Z-4. F50
N12 G1 X3.6244 Y-2.6896 F80.
N14 G3 X4.0389 Y-2.476 I-1.1626 J2.7656
N16 G1 X4.2024 Y-2.375
N18 G3 X4.5803 Y-2.0985 I-1.5771 J2.552
N20 G1 X4.7677 Y-1.9375
……
N114 G3 X-12.9256 Y1.6082 I2.7721 J-1.1467
N116 G1 X-13.2903 Y.0861
N118 G3 X-13.3637 Y-.3788 I2.9175 J-.699
N120 G1 X-13.4901 Y-1.9939
N122 G0 Z50.
N124 M05
N132 M30
%
在高版本的CAD/CAM軟件中生成程序
如用MASTERCAM7.0，功能入口為：CREAT—NEXT—FPLOT*，列出方程、起始值、終止值、STEP SIZE等。而且在圖形轉(zhuǎn)換中不會丟失圖素。畫出

圖形后加工方法與a相同。
注意事項(xiàng)
如果輪廓曲線由多個函數(shù)組成，則須分段畫出，圖形轉(zhuǎn)換“精度控制”值的設(shè)定必須合適，否則在圖形轉(zhuǎn)換中會有圖素丟失。
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本文提供了兩種加工函數(shù)曲線的方法，且用于SIEMENS 820加工中心系統(tǒng)上加工空調(diào)的圓漸開線壓力泵，取得了很好的效果。