黃繼戰(zhàn)，楊 耐

(江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221008)

模具矩形腔銑削宏程序的開發(fā)及應(yīng)用*

黃繼戰(zhàn)，楊 耐

(江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221008)

針對模具生產(chǎn)中大量加工矩形腔因規(guī)格、位置不同而重復(fù)編程的問題，設(shè)計了矩形腔粗銑和精銑宏程序，給出了應(yīng)用實(shí)例。實(shí)踐表明，該宏程序僅需改變矩形腔參數(shù)，即可用于加工任意的矩形腔，省去了編程和程序調(diào)試時間，這對類似規(guī)則結(jié)構(gòu)的編程具有借鑒意義。

模具;矩形腔;宏程序;變量

1 引言

型腔類零件在模具、飛機(jī)零件加工中應(yīng)用普遍，有人甚至認(rèn)為80%以上的機(jī)械加工可歸結(jié)為型腔加工［1］。型腔形狀可以是規(guī)則的矩形、圓柱形，也可以是錐形、球形等其他形狀，其中矩形腔在模具加工中最為常見。模具實(shí)際生產(chǎn)中，因加工不同規(guī)格、位置的矩形腔而重復(fù)編制、調(diào)試數(shù)控加工程序，致使耗時低效。因此，模具矩形腔宏程序的開發(fā)及應(yīng)用具有重要的意義。

2 矩形腔的加工工藝

型腔的加工包括型腔區(qū)域的加工(粗加工)和輪廓(包括邊界與島嶼輪廓)的加工［1］。因此，模具矩形腔的切削一般分兩步，第一步粗加工，第二步切輪廓，為保護(hù)下刀，粗加工前在XY平面下刀點(diǎn)處鉆削工藝孔?；谏鲜龉に囘^程設(shè)計如下:①工藝孔加工;②矩形腔粗加工;③矩形腔底面精加工;④矩形腔內(nèi)輪廓精加工。

刀具選擇平底立銑刀，粗加工采用刀位點(diǎn)編程，走刀路線確定如下:Z軸方向采用分層加工，XY平面內(nèi)每層走刀路線如圖1所示，從矩形腔中心下刀，回字形環(huán)切本層加工余量。底面精加工可采用粗加工程序，只需重設(shè)參數(shù)即可。內(nèi)輪廓精加工采用刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行編程，走刀路線設(shè)計如下:Z軸方向采用分層加工，XY平面每層從Y坐標(biāo)為矩形寬度的一半減去刀具半徑、精加工余量與讓刀距離之和，X坐標(biāo)為0下刀，刀具G01方式建立左刀補(bǔ)，圓弧切入，走矩形輪廓，圓弧切出，G01方式取消刀補(bǔ)，返回至下刀點(diǎn)。

3 矩形腔宏程序的設(shè)計［2-5］

3.1 矩形腔宏程序的設(shè)計

建立矩形腔宏程序銑削加工模型如圖1所示，編程坐標(biāo)系XY軸原點(diǎn)在矩形腔中心O點(diǎn)，Z軸原點(diǎn)在矩形腔頂面。定義矩形腔參數(shù)變量如下:#1表示長度，#2表示寬度，#3表示刀具直徑，#6表示步距，#17表示深度層切距，#26表示腔深坐標(biāo)值(腔深絕對值與層切距須為整數(shù)倍關(guān)系)。

圖1 矩形腔銑削加工模型圖

為便于基點(diǎn)計算和編程，對于矩形腔中心不在編程坐標(biāo)系原點(diǎn)的任意位置矩形腔，可用G52指令在矩形腔中心建立局部坐標(biāo)系，用G68指令旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，使得X、Y軸與矩形腔對稱線重合，如此即可按圖1加工模型編程。

由矩形腔加工工藝可知，矩形腔粗加工需要Z軸方向分層加工循環(huán)和XY平面內(nèi)回字形環(huán)切循環(huán)二級嵌套才能實(shí)現(xiàn)，設(shè)計的流程圖如2(a)所示。難點(diǎn)如下:①每層環(huán)切循環(huán)2的循環(huán)圈數(shù)n計算;②每圈X、Y軸方向上刀具移動的目標(biāo)值，它也是每圈刀位點(diǎn)矩形走刀路線長、寬的一半。

圖2 矩形腔宏程序流程圖

圈數(shù)n應(yīng)以矩形腔長和寬長度較短的為準(zhǔn)計算，文中一律假定矩形腔長度大于或等于寬度，因此，此處圈數(shù)n以寬度Y軸方向為準(zhǔn)計算。計算如下:設(shè)步距為#6，刀具直徑為#3?刀位點(diǎn)X軸最大移動距離為#7=#1－#3，Y軸最大移動距離為#8=#2－#3?單向走刀次數(shù)#19=FUP(#8/#6)?環(huán)切循環(huán)圈數(shù)#10= FUP(#19/2)。

每圈X、Y軸方向上刀具移動的目標(biāo)值計算如下:當(dāng)#10=n＞0時，刀位點(diǎn)矩形走刀路線長度的一半#11=#7/2－［#10－1］*#6，矩形走刀路線寬度的一半#12=#8/2－［#10－1］*#6，如此循環(huán)，當(dāng)#10=1時，最后一圈矩形走刀路線的長度的一半為#11=#7/2，寬度的一半為#12=#8/2，據(jù)此便可確定每圈矩形走刀路線的基點(diǎn)坐標(biāo)。

由矩形腔加工工藝可知，內(nèi)輪廓精加工僅需Z軸深度分層加工循環(huán)即可實(shí)現(xiàn)，設(shè)計流程圖如圖2 (b)所示。

3.2 矩形腔宏程序源代碼

由上述的加工工藝分析和程序流程圖，根據(jù)FANUC0i－MC系統(tǒng)編程指令即可編制矩形腔程序源代碼。為便于矩形腔粗、精銑宏程序編寫和運(yùn)用，變量和參數(shù)見表1所列。

表1 矩形腔粗和精銑宏程序變量和參數(shù)

4 加工實(shí)例

4.1 加工工件分析

某模具矩形腔工件及編程坐標(biāo)系如圖3所示，工材45#。由圖知，矩形腔長度220 mm，寬度160 mm，深度52 mm，中心坐標(biāo)(0，0)，長度方向與+X軸的夾角0，刀具直徑選為16 mm，側(cè)壁余量單邊取0.5 mm，底面余量取0.4 mm，據(jù)腔深與層切距須為整數(shù)倍關(guān)系，層切距粗銑取為4.3 mm，底面精銑取為52 mm，內(nèi)輪廓精銑取為14 mm。

圖3 某模具矩形腔簡圖

4.2 矩形腔宏程序的運(yùn)用

主程序使用G65指令引數(shù)賦值調(diào)用設(shè)計的宏程序，即可實(shí)現(xiàn)矩形腔粗、精加工。

由工件分析，粗銑引數(shù)賦值為 X0Y0Z－51.6A219B159R0C16J0Q4.3F120;底面精銑引數(shù)賦值為X0Y0Z－51.6 A219B159R0C16J0Q52F80;內(nèi)廓精銑引數(shù)賦值為X0Y0Z－52A220B160R0C16J0Q13F80。編制模具矩形腔主程序如O6101所示，通過修改主程序矩形腔參數(shù)的引數(shù)賦值，即可用于任意模具矩形腔的加工。

5 結(jié)語

該矩形腔宏程序能用于加工不同規(guī)格、位置的模具矩形腔，僅需改變主程序引數(shù)賦值即可，具有柔性和通用性，解決了模具矩形腔加工重復(fù)編程的問題，提高了效率。這對類似規(guī)則結(jié)構(gòu)的銑削加工編程也有借鑒意義。

［1］ 陳洪濤.數(shù)控加工工藝與編程［M］.北京:高等教育出版社，2003.

［2］ 陳海舟.數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［3］ 王海葉，石教慧，彭中年.基于宏程序的曲面數(shù)控銑床加工及編程應(yīng)用研究［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2009(3):95－96.

［4］ 周維泉.用牛鼻子刀螺旋銑內(nèi)錐面的通用宏程序［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2009(5):114－116.

［5］ 謝海東.典型復(fù)雜型面模件高效數(shù)控加工策略［J］.機(jī)械，2012 (7):40－41.

Development and Application of Macro－Programs for Mold Rectangular Cavity Milling

HUANG Ji－zhan，YANG Nai
(Jiangsu Institute of Architecture，Xuzhou Jiangsu 221008，China)

According to the repeat programming problem due to the different sizes and positions of the rectangular cavity，the rough milling and the finish milling macro－programs are designed for rectangular cavity.An application example is given here.Practice shows that the programs can be used for rectangular cavity milling of different specifications，different position only by changing parameters.The programs achieve in eliminating time for programming and debugging and have a reference for similar structure programming.

mold;rectangular cavity;macro－program;variable

TH162

A

1007－4414(2013)05－0180－03

2013－08－14

2012年江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項目(90250886512056)

黃繼戰(zhàn)(1975－)，男，江蘇徐州人，講師，碩士，主要從事數(shù)控加工技術(shù)、模具CAD/CAM/CAE方面的研究工作。