利用宏程序加工内球面

62 2013年 第1期 www.metalworking1950.com
冷加工
M 机床自动化 achine Tools Automation
G0 X0 Y0；（移动至局部坐标系中心） G0 Z [#20+#2+5.] ；（刀具到达工件表面5mm处） #7 =#1-#2；（刀尖R中心与球心的距离） #26 =#20*#7/#1 ；（球与扁交点处的Z值） #22 =#26+#17 ；（提高一个切削步距，准备加工） #18 =#3-#2；（刀尖R中心与刀具中心的距离） #8 =SQRT [#7*#7-#22*#22] ；（刀尖R中心在提高一个 切削步距时的X值） #24 =#8-#18；（刀具中心的X值） G1 Z[#22-#2] F#9；（刀具端面对刀，Z值补偿一个刀尖 半径） G1 X#24；（开始切削） #21 =-#26 ；（用于判断球是否加工完） N10 #8 =SQRT [#7*#7-#26*#26] ；（刀尖R中心的X 值） #24 =#8-#18；（刀具中心的X值） G18 G3 X#24 Z[#26-#2] R#18 ；（Z向相切进刀，刀具 端面对刀需补偿刀尖半径） G17 G3 X-#24 I-#24 X#24 I#24 ；（切削一层） #26 =#26-#17 ；（下一切削层Z值） IF [#26 GE #21 ]GOTO10；（球面加工循环程序） G1 X0. Y0. Z [#20+#2+5.]；（提高到工件表面5mm处） GOTO30 N20 #3000=10 (DATA ERROR) N30 G52 X0. Y0. M99 %
刀具Z向进给时补
பைடு நூலகம்
图3
偿一个刀尖半径）变化时，#8也在变化，它们之间 有三角函数关系，而#18=#3－#2(刀尖R中心与刀具 中心距离)也是固定值，因此，可以得出，X向刀具 中心#24与Z向刀具中心#26有固定关系，从而得出 该内球面的具体加工方法。
具体的主程序及子程序如下：
% (MAIN_PROGRAM) T1 M6 G0 G90 G54 X-150. Y0. S700 M3 G43 H1 Z150. M8 G65 P8001 A32.8 B4. C25. F600. Q0.4 W35. X-150. Y0. G0 Z150. M5 M9 (A—#1球半径) (B—#2刀尖半径) (C—#3刀具半径) (F—#9进给) (Q—#17粗加工步距) (W—#23扁厚) (X、Y—#24、#25球心坐标) M30 % O8001 % (SUB_PROGRAM) G52 X#24 Y#25；（定义局部坐标系） #20=#23/2；（求解扁厚的一半） #8 =SQRT [#1*#1-#20*#20] ；[求解孔口半径（球与扁 交点处X值）] IF [#3 GT #8] GOTO 20；（若孔口半径小于刀具半径， 跳转输出球半径过小错误）
图1
分析工件图形，首先考虑的是用CAM软件来
编制，我们选用的UG软件来编制，也许是对软件
还不熟悉，未能编制成功，而且即使编制出来，其
程序长度也很长。后经过仔细分析研究，决定用宏
程序来编制，而且不同的球面，只要刀具能加工，
修改其中几项值就能加工不同的内球面。在刀具的
使用上，我们经过调研，采用市面上现有的T形刀
M 机床自动化 achine Tools Automation
利用宏程序加工内球面
四川凌峰航空液压机械有限责任公司 （广汉 618300） 刘小明
工厂有一新产品需加工轴承内球面，如图1所 示，内球面的加工方法一般为车成形后，与轴承配 磨，保证装配间隙。由于该产品球心距端面（原点 O处）的距离较大，而工厂现有的数控车床回转直 径比较小，不能车制成形，因而考虑用铣削的方法 来进行粗加工及半精加工。
具来加工（见图2），在同刀具
销售商协商后，定制一把T形
铣刀后加工成功。
在铣削过程中，我们只要
控制了刀具在每一层切削时，
图2
其刀具中心的具体位置，就能加工出完整的球面
（见图3）。
从图3我们可以分析出，#7=#1－#2（刀尖R中
心至球心的距离）
是固定值，当Z向
刀具中心#26( 为了
方便机床操作员用
刀具底部对刀，在
以上主、子程序在机床上经验证成功加工出工 件。
由于子程序只能加工一次，也就是说要想分粗 精加工或分多次切削的话，就必须自己手工计算， 根据切削余量计算加工次数及加工球半径，然后 在主程序中每一个球半径输入一次G65程序调用指 令，这样在使用时非常不方便，因而对上面的主、 子程序进行优化改进。改进后的程序需要增加定义 预孔半径、粗加工次数，若要精加工一次的话则还 需要定义精加工余量及精加工步距。具体主、子 程序如下，以下程序经VERICUT验证过，没有问 题，但没经过实际加工验证，有需要的朋友可以根 据以下程序试验加工。
% ( MAIN_PROGRAM )
T1 M6 G0 G90 G54 X-150. Y0. S700 M3 G43 H1 Z150. M8 G65 P8002 A32.8 B4. C25. D27.5 E3. F600. U0.3 V0.4 Q1. W35. X-150. Y0. G0 Z150. (A—#1球半径) (B—#2刀尖半径) (C—#3刀具半径) (D—#7预孔半径) (E—#8粗加工次数) (F—#9进给) (Q—#17粗加工步距) (U—#21精加工余量) (V—#22精加工步距) (W—#23扁厚) (X、Y—#24、#25球心坐标) M5 M9 M30 % （SUB_PROGRAM） O8002 % ( SUB-PROGRAM ) G52 X#24 Y#25 G0 X0 Y0 #27=[ #1-#7-#21 ]/#8 ；（每次加工余量） #28=#7+#27；（第一次加工半径） #29=#23/2；（求扁厚的一半） #18 =#3-#2；（刀尖R中心与刀具中心的距离） #14=0 IF [#21 GT 0 ] THEN #14=2；（定义是否精加工） N10 #30=#28-#2；（刀尖R中心与球心的距离） #31=SQRT[ #28*#28 - #7*#7 ] ；（求解球半径与预钻孔 交点处X向位置） #26 =#30*#31/#28；（刀尖R中心在Z向的位置） #32 =#26+#17；（为了沿Z向切线进刀，将Z提高一个步 距） #10 =SQRT[ #30*#30 - #32*#32 ] ；（求解刀尖R中心在 X向位置） G0 Z [#29+5.] G1 Z[#32-#2] F#9 ；（刀尖对刀，需补偿刀尖半径值） #24 =#10-#18；（刀具中心X向位置） G1 X#24