在零件加工尤其是復(fù)合加工中，目前手工編程方式依舊普遍存在。針對(duì)比較復(fù)雜的零件，手工編程主要是應(yīng)用宏程序的方式來(lái)進(jìn)行。談到宏程序我們就應(yīng)該關(guān)注歷屆全國(guó)數(shù)控大賽。全國(guó)數(shù)控大賽由勞動(dòng)和社會(huì)保障部、教育部、國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、中華全國(guó)總工會(huì)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)聯(lián)合舉辦，堪稱數(shù)控奧林匹克，大賽試題引領(lǐng)著數(shù)控應(yīng)用的高端技術(shù)。第三屆全國(guó)數(shù)控大賽已經(jīng)于2008年10月在大連圓滿結(jié)束，但大賽中的很多東西還值得我們學(xué)習(xí)探討。圖1是大賽數(shù)車實(shí)操實(shí)體裝配圖：

圖1 第3屆全國(guó)數(shù)控大賽數(shù)控車實(shí)體裝配圖

　　由圖一可知本題涉及到了軸、套、盤三類零件，幾何形狀涉及到了非圓弧曲面、V形槽、錐度、直槽等等，這里就不一一列舉。本文著重分析針對(duì)非圓弧曲面的傳統(tǒng)手工宏程序編程和應(yīng)用CAM軟件進(jìn)行的新型編程方法。

　　1.傳統(tǒng)加工法(宏程序編程法)

　　在這里大家可能會(huì)覺得奇怪，宏程序編程怎么會(huì)叫傳統(tǒng)呢，同行人都知道宏程序在數(shù)控加工編程中是最困難的一種編程方法，因?yàn)樗婕暗搅薈語(yǔ)言知識(shí)、加工工藝知識(shí)、實(shí)操經(jīng)驗(yàn)等，可以說(shuō)它是一種勞動(dòng)密集型和智慧密集型的結(jié)晶。但這里我還是稱它為傳統(tǒng)，因?yàn)楹瓿绦蚴悄悴唤柚魏屋o助 CAM 軟件，直接手工編制出宏程序就可以將零件加工到尺寸要求。圖二為零件加工特征尺寸。

　　圖2 零件加工特征尺寸

　　1.1 雙曲線特征編程

　　宏程序?yàn)椋?/P>

　　G0X100.0 Z1.0;(快速定位到待加工點(diǎn)，對(duì)刀時(shí)加工雙曲線的35度外圓尖刀以雙曲線右端X值為63.886處對(duì)Z向?yàn)榱泓c(diǎn))

　　G1X63.886F0.1;

　　#101=12.075;(定義曲線方程的Z值)

　　N100#102=-9*SQRT[1+#101*#101/56.25]+49;(定義曲線方程的X值)

　　#103=#101-12.075;(定義加工中工件坐標(biāo)系的Z值變化)

　　#104=#102*2.0;(定義加工中工件坐標(biāo)系的X值變化)

　　G1X#104Z#103F0.1;(通過(guò)走直線的方式來(lái)逼近非圓弧曲線)

　　#101=#101-0.1;(加工時(shí)Z向步距為0.1)

　　IF[#101GE-12.075]GOTO100;(如果沒有加工到雙曲線的Z終點(diǎn)12.075處，就跳轉(zhuǎn)到N100處，繼續(xù)加工，直到加工完畢為止)

　　G1X100.0Z1.0;(退刀)

　　G0X200.0Z100.0;(回安全點(diǎn))

　　M1;(程序單段停止)

　　我這里所編的宏程序在現(xiàn)實(shí)加工中根據(jù)工藝的安排順序有兩種用法：

　　1)用35度或55度外圓車刀直接加工，可以直接用G73或G71調(diào)用宏程序;

　　2)不用G71或G73調(diào)用，直接用宏程序加工，但這樣必須在用宏程序加工之前，用外切槽刀對(duì)雙曲線進(jìn)行粗加工，粗加工時(shí)可以先切槽，在用外圓刀走R14.5的始末兩點(diǎn)圓弧，最后用宏程序加工雙曲線。

　　1.2 圓弧面上的圓弧螺旋槽

　　該螺旋槽走勢(shì)為一條導(dǎo)程為8mm的螺紋線，但它不是螺紋，而是一個(gè)R3的圓弧順著螺紋線纏繞于圓弧面上的一條特殊的螺旋弧槽。

　　宏程序?yàn)椋?/P>

　　#1=1.(刀寬)

　　#3=81.(大經(jīng))

　　#4=10.(起點(diǎn)Z)

　　#5=0(起始層次)

　　#2=[8.-#1]-[0.072*#5](Z向加工寬度)

　　N10#6=#4-[#5*0.036](Z軸偏移)

　　#3=81.-[#5*0.2](X軸偏移)

　　N 20G 0X90.Z#6.

　　G0X#3

　　G32Z-10.F8.0(導(dǎo)程8mm)

　　G0X90.

　　Z#6

　　#6=#6-0.2(每一層中Z軸偏移量減刀寬尺寸)

　　#2=#2-0.2(每一層中Z向終點(diǎn)判別)

　　IF[#2GT0]GOTO20

　　#6=#4-[8-#1]+[0.036*#5](每一層中Z軸最終尺寸)

　　G0X90.Z#6.

　　G0X#3

　　G32Z-10.F8.0

　　G0X90.Z#6

　　#5=#5+1.(層次加1)

　　#2=[8.0-#1]-[0.072*#5](下一層加工寬度Z向)

　　IF[#2GT3.0]GOTO10(終點(diǎn)判別)

　　G0X100.

　　Z0.

　　M1

　　宏程序中用到了幾個(gè)公共變量，按常理說(shuō)公共變量不會(huì)影響到數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的系統(tǒng)變量，但我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活處理，比如說(shuō)雙通道的數(shù)控機(jī)床(哈挺QTT65、DMG Twin42等)可能單獨(dú)運(yùn)行宏程序模塊時(shí)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，因?yàn)楹瓿绦蜃兞亢拖到y(tǒng)內(nèi)部變量發(fā)生沖突，這時(shí)我們可以做以下更改：打開機(jī)床面板-手輪調(diào)到編輯模式-可寫入打開(把WRITE參數(shù)0改為1)-搜索到參數(shù)6000-把6000下排的第五位參數(shù)改為1;假如我們的機(jī)床是單通道的可以無(wú)需任何更改直接運(yùn)行。

　　2.GibbsCAM 軟件編程方法

　　GibbsCAM是Cimatron公司旗下的一款面向零件加工，尤其是車銑復(fù)合領(lǐng)域的CAM加工方案，其最大的特點(diǎn)是界面簡(jiǎn)潔，易學(xué)易用，操作模式和我們的工藝習(xí)慣非常一致。

　　2.1 雙曲線特征編程

　　借助GibbsCAM加工這種非圓弧曲面會(huì)讓加工變得輕松簡(jiǎn)單。軟件自動(dòng)提取出車加工所用輪廓，并應(yīng)用加工標(biāo)記，定義想要加工區(qū)域的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)即可。見圖2所示。注意圖三采用的是下刀塔刀具加工(哈挺TT65雙刀塔機(jī)床)，所以雖然選擇加工對(duì)象為X正向，但由它生成的切削軌跡會(huì)自動(dòng)對(duì)用到X負(fù)向，以適應(yīng)下刀塔刀具的加工。

　圖3 GibbsCAM切槽粗加工

　　粗加工-選擇寬為3mm的切槽刀，工程序由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成，轉(zhuǎn)速S1200、進(jìn)給量F0.1，加工時(shí)間為34秒。

　　G0G 99Z -48.31M264

　　X85.

　　G1X68.303F.05

　　G0X85.

　　Z-50.31

　　G1X58.1F.1

　　G0X85.

　　Z-53.23

　　G1X 58.1

　　G0X85.

　　G0G99Z-87.506M8

　　G1X63.986F .05

　　G0X85.

　　Z-90.341

　　G1X63.986F .1

　　G0X85.

　　Z-93.175

　　G1X 63.986

　　G0X85.

　　Z-95.8

　　G1X 67.488

　　G0X85.

　　Z-98.424

　　G1X70.991

　　G0X85.

　　Z-101.049

　　G1X74.493

　　G0X85.

　　Z-103.673

　　G1X77.995

　　G0X85.

　　Z-106.298

　　G1X81.498

　　G0X85.

　　G97S 2000

　　G0G99Z-87.456M8

　　G1X85.004F .04

　　X63.886

　　Z-93.225

　　X86.528Z -110.192

　　G0X85.

　　M9

　　M5

　　M98P1(回安全換刀點(diǎn))

　　M1

　　精加工采用3mm切槽刀，轉(zhuǎn)速S1800、進(jìn)給量F0.04，加工時(shí)間為31秒。具體NC代碼忽略。

　　2.2 螺旋圓弧槽加工法

　　用GibbsCAM軟件編程只需控制一條線段就可以編出想要的螺旋槽走刀軌跡，如圖四所示：

　　圖4 GibbsCAM纏繞加工螺旋圓弧槽

　　此處應(yīng)用GibbsCAM軟件體現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。只需在YZ面上取一條螺旋線的展開圖，然后針對(duì)此平面上的直線進(jìn)行最簡(jiǎn)單的 2.5 軸編程，并對(duì)應(yīng)應(yīng)用GibbsCAM纏繞加工(Rotary Milling)就可以生成預(yù)期的加工軌跡(圖中紅線)。有人可能會(huì)質(zhì)疑說(shuō)由 CAM軟件生成的G代碼都比較長(zhǎng)，而如果機(jī)床內(nèi)存太小，帶來(lái)加工的不便。然而恰恰相反，針對(duì)此螺旋圓弧槽，下面是GibbsCAM 生成的加工G代碼：

　　G0G 98Y0.Z-55.474

　　X85.

　　M5

　　M23

　　G19

　　M51S2500

　　C-115.607

　　X84.

　　G1X76.F100.

　　X82.567 -86.695C1317.03F111.004

　　G0X84.

　　X85.

　　M16

　　M9

　　M55

　　M98P 1

　　M1

　　加工參數(shù) S2500，進(jìn)給量由軟件計(jì)算生成，比如說(shuō)你給F80的進(jìn)給量，軟件通過(guò)計(jì)算最后輸出F111.004的進(jìn)給量，因?yàn)樵撀菪鄄皇瞧胀菪?公司的很多零件外殼面上的三條螺旋槽)，此處的螺旋槽是一個(gè)半徑為3mm的圓弧順著一條導(dǎo)程為8mm的螺紋線纏繞在半徑100mm的圓弧面上而組成的螺旋弧槽，比如當(dāng)加工螺紋時(shí)，只給出主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量由數(shù)控機(jī)床里的脈沖編碼器通過(guò)對(duì)螺距和轉(zhuǎn)速的編譯而控制，所以此處加工螺旋弧槽進(jìn)給量是由軟件計(jì)算得出，加工時(shí)間為12分44秒。

　　3.結(jié)語(yǔ)

　　本文通過(guò)針對(duì)第三屆全國(guó)數(shù)控大賽的一道試題，講解了如何應(yīng)用手工宏程序編制方法，以及應(yīng)用CAM軟件的智能編程方法。兩種情況都在現(xiàn)實(shí)加工中普遍存在。但隨著企業(yè)信息化技術(shù)的提升，CAM軟件作為數(shù)控高效加工的一個(gè)平臺(tái)，結(jié)合自身情況有效的利用它，可以極大的簡(jiǎn)化編程難度，提高生產(chǎn)效率。近些年在銑削加工包括五軸銑削方面的 CAM 技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越成熟，但在復(fù)合加工方面，目前還是手工編程居多。希望本文對(duì)此領(lǐng)域的加工技術(shù)感興趣的朋友有所裨益。