变量在球体加工技术上应用

李红伟

（济宁市玉柴发动机股份有限公司 山东 济宁 272001）

0 前言

汽车、航天、模具等一些行业零部件复杂而且精密，数控机床在这些复杂零件的加工中起着至关重要的作用，数控加工技术也越来越受到重视。 外形复杂的零件的精度除受机床、刀具、夹具的影响外，还与数控加工程序编制的合理性与质量有很大的关系。 在此环境下，各种CAD/CAM 编程软件层出不穷，自动编程在某些方面比较方便，但不能代替手工编程。 虽然手动编程既繁锁又容易出错，但是手工编程是自动编程的基础，并且可以解决自动编程在实际生产中存在的不足。

1 宏程序及变量简介

Fanuc 数控系统中有宏程A 和B，宏程序A 因其不能运用运算符和函数名而很少使用，而宏程序B 则可以使用变量、运算符、和函数名。

数控编程中流程的控制变量起着重要的作业，也使编程变得非常灵活。 变量按作用域分为三类：局部变量、全局变量、系统变量。 #1—#33 是局部变量， 局部变量只在本程序内起作用，；#100—#199、#500—#599 是全局变量， 在所有程序内起作用；#1000 以上是系统变量，控制机床运行的各种状态，不能随意修改。

数控编程中也要用到数学函数与逻辑运算，一般系统均提供以下函数与逻辑运算：绝对值函数abs(x)；平方根函数sqrt(x)；三角函数sin(x)；cos(x)；tan(x)；取整函数round(x)；反三角函数asin(x)；acos(x)；atan(x)；加(+)；减(-)；乘(*)；除(/)；EQ(等于)；NE（不等于）；LT（小于）；LE（小于等于）；DT（大于）；DE（大于等于）等。本文通过球体的加工来详细说明变量、函数、逻辑运算在手工编程中的运用。

2 球体加工工艺

2.1 球面加工使用的刀具

可以使用键槽铣、立铣刀及球头铣刀等。 本文采用粗加工用立铣刀，精加工用球头铣刀。

2.2 走刀路线。 以角度为自变量水平环绕加工。

2.3 圆的参数方程

X=R*cosθ；

Y=R*sinθ；

2.4 进刀轨迹的处理。 对立铣刀加工，曲面加工是刀尖完的，当刀尖沿轨迹加工时， 刀具中心轨迹也与刀尖轨迹只相差一个刀具半径，所以需要进行半径补偿。 如图示：

图1 刀尖轨迹图

3 加工流程图

球体可以看成是由无数层圆柱组成。 现实中不可能是无数层，但我们分割的越细密，所加工精度就越高。

图2 加工流程图

4 编程实例

为了编程方便，工件坐标系原点与椭球体的中心重合，刀具从顶部开始加工，椭圆逐渐变大，加工程序及变量说明如下：

#1 球半径

#10 刀具半径

#20 某截面圆上X 坐标

#21 某截面圆上Y 坐标

#24 某截面圆半径

#26 平面到球心距离

#100 角度变量

程序：%316

G40G49G80M49

G91G28Z0

G28X0Y0

G00X-243.942Y-413.059

M03S1400

Z-200.

M08M12

G01Z-3.19F200

G92X0Y0Z160.

#1=50.

#26=50.

#10=10

#100=0

WHILE[#26GT0]DO1

#24=#1*SQRT[1-[#26*#26]/[#1*#1]]

求某一截面上圆半径

G10L12P1R[#10] 刀具半径补偿

G1G41X#24D01F500

G01Z#26F200

WHILE[#100LE360]DO2

#20=#24*COS[#100]

#21=#24*SIN[#100]

G90G01X#20Y#21F500

某一截面上任一点坐标

#100=#100+1 角度变量加1

END2

#100=0

IF[#26GT159.7]GOTO100

#26=#26-0.05 下一截面深度

GOTO150

N100#26=#26-0.015

N150END1

M09

G91G28Z0

G92Z0

M05

M30

将程序输入加工中心，因分割层比较薄，如加工完整需要相当长时间，现场加工得到20mm 高度的球体时停止程序，得到加工好的小半截椭球体。加工状态良好。如想要得到精度更高的球体，分割球体需要更薄，还可以用球头铣刀进行精加工，本文暂不介绍。

5 结束语

用变量、逻辑运算、循环、判断语句编程格式不一，非常灵活，编程者都应有自己的编程思想，只要充分、认真考虑问题，看似复杂形状的零部件也可以手工编程。 编程者还应掌握相应的数据知识，对复杂的外形建立正确的数学模型。