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a t i o n 可编程参数输入G 1 0 在零件倒角 编程中的应用研究 广东省工商高级技工学校 乐昌5 1 2 2 0 0 郎永兵 广东省机械技师学院 广州5 1 0 4 5 0 马玉良 倒角是零件常见的结构型面 ，它的主要功能是 便于零件去毛刺 、安装和配合 ，主要有倒 圆角和倒 斜角两种 ，另外根据零件工艺设计状况不 同也有椭 圆倒角、二次 曲线倒角等 。倒角在数控铣床上的编 程实现方法主要有 ①利用C A D ／ C AM软件生成程 序。②利用成形倒角刀加工编程 。③利用宏程序与 数控 系统的功能编程。C AD ／ C AM软件属于 自动编 程 ，它通过C A M功能实现编程 ，但C AM生成的程 序通生成的程序通常都 比较长 ，有可能会超过机床 数控 系统内部程序存储空间 ，且空刀行程较多，降 低加 工效率 ；编制成形倒角刀的加工程序属于手工 编程 ，其程序简单短小 ，但需要专用成形 刀具 ；利 用宏程序与数控 系统的功能编程属于手工编程 ，它 解决 了以上两种编程方法的缺陷，程序容量较小， 且使用立铣刀或球头铣 刀均可完成倒角加工编程 。 本文 使用可 编程参数 输入G1 0 结合 宏程序 变量控 制 ，总结了立铣 刀和球头铣刀在倒斜角、倒内外 圆 角与椭 圆角时的应用公式 ，实现 了零件上任意轮廓 倒角加工的参数化编程。 1 ． GI O 指令介绍 F ANU C 系统 中的可编程参数输入G1 0 格式根据 输入的数据不同而不同 ，它可输入系统参数 、坐标 系参数、刀具补偿值和 刀具寿命设定等 。G1 0 在 刀 具 补偿值中的指令格式 ，如表 1 所示 。在倒 角零件 表1 刀具补偿中的G1 0 J 令格式 刀具补偿存储器的种 类 指令格式 H代码的几何补偿值 Gl OL1 0P R D 代码的几何补偿值 G1 O L 1 2 P R H代码的磨损补 偿值 G1 0L1 1 P R D 代码的磨损补偿值 G1 O L 1 3 P R 6 2 参磊 冷 加 工 - I 锄 ， ‘ ‘ ’ ’ ． - 碍 册 上 蕉县 主持i 盎燕垫 编程中使用G1 0 的输入刀具补偿值中的D 代码的几何 补偿值功能，编程格式为 “ G1 0 L 1 2 P R 一”。 其 中，P 为 刀具 补偿号 ，R为刀具补 偿值 ，在 G 9 0 方式下 ，R 后面的数值直接输入到 刀具补偿相 应 的位 置 ；在G 9 1 方式下 ，R 后面的数值与 刀具补 偿相应位置的数值相叠加 ，并替换原来的数值。 2 ． 倒角编程实施原理 倒角的编程原理是充分使用G1 0 的参数输入功 能，结合宏程序的赋值 、变量计算和循环语句 ，多 次地 向数控 系统输 入不同的刀具半径补偿偏置值 ， 把零件轮廓不断地进行等距偏置 ，从而控制刀具半 径补 偿值与刀具 轴 向移动量 ，使 刀具 呈2 ． 5 轴形式 运动 ，对 零件轮 廓进行变半 径 、 变深度加 工 ，最 终轮廓边 沿形成 倒角形状 。其编 程 流 程 图如 图 1 所示。 3 ． 倒角公式 零 件加 工 中 图 1 常见的倒角类型主要有倒斜 角、倒内外 圆角和倒内 外椭 圆角 ，另外 ，根据工艺设计时使用状况不同在 零件轮廓上也有二次 曲线及其他 曲线的倒角 。下面 以倒角编程的实施原理为基础 ，以零件的倒角轮廓 为基准 ，以铣 削加工常规倒 角 X 平面倒 角 为例 ，总结 了在倒 角编程时的使用公式 ，如表2 所 不。 在表2 倒角编程公式应用说明 1 在铣斜 角 斜 面 中f 为Z向切削深度变 量 ； 0为倒 角角度 ；r 、R为立铣 刀 、球 头铣 刀刀具半 径 ； h 为倒角高度。 表2倒任意斜角、内外圆角和椭圆角编程公式 序号 铣削类型及刀补公式 变量及其取值 变化范 围 图示 平刀铣斜角 斜面 t - 0 t -- h 一 1 D ， ； r 一 [ ta n ， ， 一 由 t a n l ＼ ， Z 一由 f 由 O ’ f 球 刀铣斜角 斜面 t 0 t h ／ C O S 0 z 2 D “ y ／ C O S 0 t t a n0 ／ C O S 0 ht a n0 一 ， 2l_一h一 i n臼f r s i n 0一， r s i n 平 刀铣 圆角 0 0 0 9 0 。 D ， ／ - R 3 r ，R RC O S 0 Z；Rs i n 0 R R O 0 x , y 球 刀铣 圆角 0 O 0 9 0 。 4 D ， R r C O S 0一 R ， 一R Z R r s i n 0一f R r R 0 平 刀 铣 内 圆 角 0 9 0 。 0 O f 5 D ， Rc o s 0 ， R ， Z_-Rs i n 0 R O 球 刀铣 内圆角 0 9 0 。 0 O 6 D ， Rr C O S 0 一R ， z l_一[ R r s i n0卅 一R 一 ， 平 刀铣椭 圆角 0 0 0 9 0 。 7 D ， ／ - 一 一 z r一口 a c o s 0 l x ,y Zb s i n 0 b 6 0 球 刀铣椭 圆角 0 O 0 9 0 。 Z D ， a r C O S 0 ． 8 r 由{ 一 。 一 西 z __ 6 ， s i n 0 r b 一，一6 O 平 刀铣 内椭 圆角 0 9 0 。 0 0 ． 一 9 D ． r 4 z ／ 一aC O S 0 r a r Zl_一 b s i n 0 b 0 球 刀铣内椭 圆角 0 9 0 。 0 0 一 口 ～} z A1 l 1 0 DⅥ 一 一， C O S 0 r 一 盯 ＼～ 、 zl__【 6 ， s i n0 ， 1 6 一， 2 在 倒内外 圆角 中 0为 圆角角度 变 量 ；R 为倒 圆角半径 ；， 为立铣 刀、球头铣刀 刀具半径。 3 在倒 内外椭 圆角中 0为椭圆角角度 变量 ； 为倒 圆角长半轴长度 ；6 为倒 圆角短 半轴长度 ； r 为立铣刀、球头铣 刀刀具半径 。 4 表示倒角编程时编程轮廓 的位置 与z 轴坐标 的零平面 ；J [ ． 刀具半 径补偿 值 表示 刀具 刀位 点到 已加工侧轮廓的法向距 离 ； z刀 坐标值表示 刀具 刀位点相对于 的Z向矢量 。 4 ． 程序格式及编程应用实例 1 倒角编程的程序格式 根据 倒角编 程 实施原理 ，以常用数控 系统F A N UC 为例编 写了倒角加工的一般程序格式 。 O 0 0 0 1 程序名 N 1 0 G9 0 G5 4 GO XO YO S M3 程序开始部分 N 1 5 x Y 一一M8 刀具快速定位 至下 刀点， 冷却液打开 N2 0 Z1 0 刀具 快速定位至安全 高度 N2 5 1 倒角加 工起 始位置 N3 0 2 倒角加 工终 止位置 N3 5 3 倒角加 工递 增量 N4 0 WHI L E[ 1 L E 2 ] DO1 如果 1 ≤ 2 ，循 环1 继续 N4 5 1 0 倒角加 工半径补偿值计算 N 5 0 1 1 倒角加工Z 车 自 坐标值计算 N5 5 G1 0 L1 2 P1 R 1 0 半径补 偿值输 入 N6 0 G 1 Z1 1 F 一 z向移动至切削深度 N65 G41 D 1 X Y F 一 建立 刀具 半径 十 h 偿 倒角加 工轮廓描述 N2 0 0 G4 0 X Y 一 取消 刀具半径补 偿 N2 0 5 GO Z1 0 刀具快速定位至安全 高度 N21 0 X Y 一 刀具快速定位至下刀点 N 2 1 5 鼻 1 1 3 倒角加工位置递增 N 2 2 0 E N D1 循环1 结束 N2 2 5 G0 z3 0 M9 刀具快速定位至起始 点 ，切削 液关 闭 N 2 3 0 X O Y O M5 程序结束部分 N2 3 5 M 3 0 磊 冷 加 工 6 3 a t i o n 2 应 用实 例 如 图2 N 示 ，O1 0 0 是 凸台 R8 mm轮廓的精加工程序 ，根据倒角的编程公式及 程序格式 ，对该程序的部分 内容进行编辑 ，可快速 实现轮廓倒角。 o 1 0 0 N l O G90 G5 4 GO X0 Y0 S3 0 00 M O3 N 1 5X4 5Y0M 08 N20Z1 0 N25G1 Z一 1 5 F3 0 0 0l 。 。 ． 4 ’ l 6 O l 。 7 8 N3 0G4 1 D1 X4 0 YI OF 8 0 0 图2 N3 5 G1 7G3X3 0YOR1 0 N4 0 G2 X2 3 ． 5 61 Y_ 7． 8 46 R8 N45 G3 X7 ． 8 4 6 y- 2 3．56 1 R2 0 N5 O G2 X一 7． 8 46 R8 N55 G3 X一 2 3． 5 61 Y_ 7 ． 8 4 6 R2 O N6O G2Y7 ． 8 4 6 R8 N65 G3 X． 7． 8 46 Y2 3．5 61 R2 O N7OG2X7 ． 8 4 6R8 N75 G3 X2 3 ． 5 61 Y7 ． 8 4 6 R2O N8 OG2X3 0Y0R8 N8 5G3X4 0y- 1 OR1 0 N9OG1 G4 0X4 0Y0 N9 5 G0Z3 O N1 0 0M 0 5 N1 0 5M 3 0 ％ 下面分 别采用 8 mm立铣刀和 8 r 4 mm球头铣 刀加 工 ，编制 凸台R8 mm轮廓f N R 3 mm圆角的加工 程序 ，程序O1 0 0 修改 内容如下 ，使用CA XA 1] 造 工程师编程助手进行程序走刀路径轨迹校验 ，如图 3 、图4 所示。 图3 8 m m立铣刀倒 R 3 m m[]角 图4 8 r 4 m m 球头铣刀 { ]R3 m mN 1 角 8 mm立铣 刀倒R 3 mm圆角时 ，根据倒角公式 与倒角编程的程序格式 ，在程序N 2 0 至N3 0 段中加 6 4 参磊 冷 加 工 人 样1 O 2 9 0 3 2 WHI L E [ 1 L E 2 ] DO1 1 0 4 一【 3 - 3 c o s [ 1 】 】 样 1 1 3 s i n [ 1 ] 一 3 G 1 O L1 2 P1 R1 0 G 1 Z1 1 F3 0 0 在程序N 9 0 至N 9 5 中加入 1 1 3 END1 8 r 4 球头铣 刀f U R 3 mm圆角时 ，根据倒角公式 与倒角编程 的程序格式 ，在程序N 2 0 至N3 0 段中加 入 挣l 0 2 9 0 井 3 2 WHI L E[ 1 L E 2 ] DO1 1 O [ 3 4 】 c o s [ 1 ] - 3 1 1 [ 3 4 ] s i n [ 1 卜3 4 G 1 O L1 2 P1 R1 0 G 1 Z1 l F3 0 0 在程序N 9 0 至N 9 5 中加入 l 1 3 END 1 编程说 明 在程序N9 0 至N9 5 段中加 入内容视 编程轮廓情况而定 ，编程时必须保证编程的程序在 宏程序循环体WH I L E [ 1 L E 2 ] DO1 ～E N D1 中形成 完整 、闭合路径 ，使程序执行至E ND1 时 刀具位置 与下刀点相重合，若不能形成完整、闭合路径 ，可 采用倒角编程程序格式 中N2 0 0 ～N 2 1 0 程序段的编 程方法进行处理 。 其他常 见数控 系统编程 说 明 在 编制宏 程序 时 ，要牢记变量的种类及特性 。局部变量、系统变 量 、公共变量的用途和性质各不相同。在华中H N C 一 2 1 M、2 2 M系统宏变量 中规定 1 0 0 ～ 1 9 9 为可编 程 动态化 的刀具 半径变 量 ；在西 门子系统 中改变 刀补半径附值的指令为 “ T C DP 6 [ t ，d ] R n ”。 其中 中括号 内t 为 刀具 编号 ，D为 刀具补 偿号 刀 沿 ，Rn 为 任意 可 自由用参 数 补 偿值 。 另 外 ， “ T C D P 3 [ n ，n ] R n ”表示刀补长度附值。 MW 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 1 3
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