FANUC Series 0i\18i 系统宏程序在加工斜面中的应用

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在机械加工中,对零件斜面的加工较为常用以下几种方法:①采用专用夹具,通过调整一定的角度,使待加工零件的斜面与水平面保持平行,从而实现零件斜面的加工;②利用成型刀来实现斜面的加工; ③利用MasterCAM、Pro\ENGI-NEER或者NX等软件自动生成斜面的加工程序。
在机械加工中,对零件斜面的加工较为常用以下几种方法:①采用专用夹具,通过调整一定的角度,使待加工零件的斜面与水平面保持平行,从而实现零件斜面的加工;②利用成型刀来实现斜面的加工; ③利用MasterCAM、Pro\ENGI-NEER或者NX等软件自动生成斜面的加工程序。
其中,对于通过利用专用夹具调整角度实现零件斜面加工的方法,有一定的局限性,因为对于较大的零件或者结构复杂的零件,采用专用夹具调整角度后,可能会干涉刀具运行,所以这种方法只适合小型零件的简单斜面加工。利用成型刀来加工斜面,这种方法一方面对刀具提出了较高的要求,另一方面也不适合较大斜面的加工,所以这种方法也有一定的局限性。而对于利用MasterCAM、Pro\ENGINEER或者NX等软件自动生成斜面加工程序的方法,因为要求编程人员必须具备熟练的软件运用能力(包括零件的设计、选择定义加工刀具、切削参数的选择、刀具轨迹仿真和后期处理的方法和技巧等),所以虽然已经运用到生产实践中,但是由于这种方法生成的程序在机床上无法灵活修改,同时对于机床操作人员来说,也无法实现操作面板的编程,因此利用软件自动生成加工程序的方法一般仅运用在难以实现手工编程的零件中。
这里,笔者结合本公司的案例,介绍以下用手工编程的方法,通过利用FANUC0i\18i系统(数控铣床和加工中心)的宏程序加工斜面。示例零件(压刀板)如图1、图2和图3所示。
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这里对零件凹槽和钻孔等工序的加工不再讲解,重点讲解一下用宏程序来加工零件15°和12°的斜面。其中15°的斜面有两处(图1中的E和F两处),这两处斜面较简单,属于单向斜面,而12°的斜面(图3中的G处)稍微复杂一些,是圆弧形的斜面,加工的时候所用的宏程序要比单向型斜面所用的程序要复杂一些。
一、理论分析
图4 所示为加工斜面的过程中刀具切削斜面时的结构简图。从图上不难看出,刀具在Z方向上提升一个距离#5(即MN),相应地就会在Y方向上行进一个距离#6(即NK),而斜面与垂直面的夹角为#1。
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从以上的分析可知,刀具在Y和Z方向上移动的距离和斜面就构成了一个直角三角形△MNK,知道了斜面与垂直面的夹角为#1,那么我们就可以利用直角三角形正切的逻辑运算关系,来计算刀具在Y和Z方向上移动的距离,其正切逻辑运算关系式为:#6=#5*TAN[#1]。刀具在YOZ平面内联动到达一点后,接着在XOY平面内运动。如上,要加工两处15°斜面,则刀具通过正切逻辑运算关系:#6=#5*TAN[#1],即可在YOZ平面内联动,接着在XOY平面内沿着X轴来回运动,通过渐次逼近,即可实现斜面的加工。
对于示例中12°圆弧形斜面的加工,刀具在XOY平面内的运动是通过X和Y轴联动(走圆弧)来实现的,把这些变量和逻辑运算关系运用到宏程序中进行赋值,通过FANUC系统的宏程序循环语句:WHILE[条件表达式]DOm(m=1、2、3……),END m,再配合中间程序,就可以实现斜面的加工。
WHILE 循环语句的结构式如图5所示。
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注意:DO后面的参数m是指定程序执行范围的标号,标号值为1、2和3,如果使用了1、2和3以外的值,会触发P/S报警。
二、程序设计
以上我们对加工斜面进行了理论分析,下面我们来分析一下如何用手工来编制加工15°和12°斜面的宏程序。
首先,讲解一下加工两处15°(图1中的E和F)斜面所用宏程序的编制方法。零件毛坯按照图1所示位置摆放,工件坐标系原点为A点,Z零面为工件下面,落刀点尽量要在工件毛坯的外部,加工E处15°斜面的宏程序及解说如下:
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以上是加工图1中E处15°斜面所用的宏程序,F处15°斜面所用的宏程序和加工E处斜面所用的宏程序大同小异,这里就不再赘述。
下面讲解加工图3中(G处)12°斜面宏程序的编制方法。零件毛坯按图3所示位置摆放,工件坐标系原点为B点,Z零面为工件上面,因为G处的斜面为弧形斜面,所以刀具在加工圆弧线之前,最好在前面加一段过渡直线,该段直线最好与圆弧的切入点相切。下面是加工12°斜面所用的宏程序及解说。
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以上是加工图3中(G处)12°斜面所用的宏程序。在这里,加工15°和12°斜面都没有加刀具半径补偿,我们可以根据所加工零件的具体情况,在编制程序的过程中加上刀具半径补偿,那样编程的过程中就不用再考虑刀具半径了。
三、模拟和加工过程
笔者以上是对宏程序加工斜面进行了理论分析和程序设计,有了这些准备,接下来,我们就可以对零件进行加工了。在加工零件之前,最好验证一下程序是否正确合理,如图6和图7所示,是用仿真软件对加工零件15°和12°斜面刀具轨迹的一个模拟,图8和图9是加工出来零件。
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四、结语
以上笔者讲解了利用宏程序加工斜面的方法,从以上的分析、讲解及程序设计过程中,我们不难发现,只要掌握了宏程序的用法,对任何有规律形状或尺寸的零件,我们都可以用最短的程序来实现零件的加工。另外,熟练地掌握了宏程序的用法,手工编制出合理的宏程序,就可以大大缩短程序的长度,节约机床内部系统的存储空间。如加工12°斜面的程序,如果用CAD/CAM软件自动生成程序,至少也要上百行程序段,而用宏程序,只需要20多行,可以说宏程序是短小精悍。还有,宏程序主要是运用变量进行赋值编程,所以宏程序编程具有极好的易读性和易修改性,合理的宏程序结构简洁,逻辑严密,具有很好的通用性。
本文来自www.idnovo.com.cn。