多曲线轮廓拔模型腔零件的宏程序编程

樊伟杰，刘永弟，马彦秋

河北太行机械工业有限公司 河北石家庄 052165

1 序言

我公司加工的某零件图样如图1所示，其加工面具有2.14°拔模斜度，并且其横截面轮廓是由多条直线和圆弧连接而成的复杂曲线，同时棱边处还要求倒圆弧角R5mm。

图1 零件图样

根据零件加工内容和以往经验，我们采用了CAM软件编程的方式进行了试制，由于零件加工面积大，对表面粗糙度要求高，所以用CAM编制的程序很复杂，从而造成了该零件的加工程序在存储执行、中断再运行、更改铣削参数等各方面均十分不便，严重影响了零件的生产效率。

另外，受程序存储空间的影响，该零件只能在具有外部扩展存储的大型加工中心上生产，而公司闲置的两台小型简易数控铣床因存储空间不足而无法加工该零件，从而导致了零件生产成本的增加和空闲设备的资源浪费。

2 改进思路

为了改善生产现状，利用公司闲置资源，降低生产成本，同时有效提高零件生产效率，我们通过研究决定改用人工编程来替代CAM编程。通过运用数控系统的高级参数来编制适合机床系统的宏程序，同时利用子程序和循环功能来实现零件加工参数的调整和更改，从而实现零件加工程序的优化，达到提高生产效率的目的。

2.1 刀具选择

根据前期CAM编程及刀具的使用情况，我们决定仍然采用φ25mm的R5型可转位圆角立铣刀（见图2）来加工零件。由于采用该规格的刀具加工效率高且刚性好，并且在加工两侧R13mm圆弧时不产生过切干涉，应用效果较好，所以后期程序编制均按此规格刀具来执行。

图2 可转位圆角立铣刀

2.2 编程分析

通过分析零件加工面结构特性，可以把该零件的加工曲面分层考虑，每切削层（横截面）的加工曲线都是由相同的直线、R圆弧、过渡圆弧等多条曲线连接而成，切削截面如图3所示。另外，自上而下每层都比上一层在某单一轴向增加一个偏移位置，从而形成零件的2.14°拔模斜度。

图3 切削截面示意

通过以上分析可得出，该零件的加工面可以分层切削，每层的加工刀路（切削曲线）均相同，并且下一层的加工零点的X轴坐标（或Y轴坐标）只需偏置一个固定距离，执行同样的加工刀路，刀具半径参数不变，就能够实现拔模角度的偏移。另外，零件的端面棱边要求有R5mm圆弧过渡，该部分的加工同样可以看做是上述截面轮廓增加倒圆角。

2.3 改进方案

经过上述分析，我们可以在数控程序中设定一个适当的参数，该参数可以控制某一加工截面层的一个坐标值，从而在主程序中通过循环调用该参数来实现不同层加工坐标的变化。同时将截面轮廓的加工刀路作为一段子程序来循环调用，通过每层坐标值的比例变化来实现整个零件2.14°曲面的加工。

另外，由于用刀具半径做参数更易实现零件端面的R5mm圆弧过渡，所以可以将刀具半径补偿值作为主程序的可变参数，同样通过分层切削来实现端面轮廓的倒圆角功能。

3 程序代码

通过上面的改进分析，我们可以将该零件曲面的加工分为两部分来完成：一部分是以切削点的刀具半径为可变参数的端面圆角加工程序；另一部分是以加工零点坐标为可变参数的拔模斜度加工程序。

3.1 倒圆角编程

倒圆角过程如图4所示，该部分程序用刀具半径补偿值来做可变参数，而圆弧铣刀倒R圆角时又与其加工点的角度有关，其编程格式如下（大隈系统）。

图4 倒圆角示意

3.2 拔模斜面编程

拔模斜面（见图5）加工程序刀具半径为定值12.5mm，切削变量用切削深度Z确定，而该Z值下切削截面X方向的变量与深度成正切关系：△X=△Z×tan2.14°，编程格式如下（大隈系统）。

图5 拔模斜面示意

3.3 整体加工程序

由倒圆角和铣斜面两部分组成的完整加工程序如下（大隈系统）。

4 结束语

经实际应用验证，改进后的程序效果如下。

1）用宏程序编程代替CAM编程，使加工程序由原来的600KB减小到1KB。

2）不再使用扩展内存卡即可加工，使简易数控铣床加工该零件成为现实。

3）有效利用闲置简易数控铣床，提高了机床利用率。

4）更改切削参数方便，通过改进步长和进给，零件的加工时间从30min/件缩短到20min/件。