基于华中HNC-210B系统的数控铣削编程应用
孟晓华
【摘 要】通过对给定任务的多样轮廓特征进行分析,确定在华中HNC-210B数控系统平台上采用程序调用、坐标系旋转与极坐标指令等多项技巧进行铣削程序编制,大大简化了程序总量,减轻人力劳动,对数控铣削加工具有一定的生产指导意义.
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2017(000)011
【总页数】4页(P137-140)
【关键词】华中数控;程序调用;坐标系旋转;极坐标
【作 者】孟晓华
【作者单位】山西机电职业技术学院,山西长治046011
【正文语种】中 文
【中图分类】TG547
0 引言
数控铣床是机械加工领域应用非常广泛的三坐标加工设备，由于集成了数字控制、机械、电气等技术于一体，具有加工精度好、生产效率高等优点。数控系统是其核心部件，可根据输入装置获得的程序指令在执行译码、插补等运算处理后，将数据输出到伺服单元，控制电机按照加工程序运行，进而得到所需零件轮廓[1]。
随着现代制造技术的发展，零件的结构、形状也日趋复杂。单纯采用插补指令G01、G02、G03和辅助指令M03、M05等一般方法编程时，计算量大、程序段多，要求程序员数值处理能力很高，不仅增加了编程难度，也不利于保证零件加工质量，无法满足加工要求。与一般手工编程相比，采用技巧性编程可减少编程者的数学处理工作，使程序段数目大幅减少，同时利用CNC系统自身的计算功能，最大限度消除了手工编程计算的误差，保证了加工精度[2]。下面以在华中HNC-210B数控铣床上铣削具有阵列特征的复杂轮廓为例，说明其综合应用。
1 任务描述与加工分析
应用数控铣床，完成图1所示零件的R20弧轮廓）槽轮廓和）圆轮廓的加工（已知：毛坯材料铝合金 2A12T4，尺寸 82 mm×82 mm×14 mm）.从图中可知，该任务的五个槽轮廓和五个弧轮廓均为绕中心点的圆形阵列特征，间隔角度为72°，规律显著。可考虑先以极坐标指令分别编制出其中一个槽轮廓和弧轮廓加工的子程序，然后用坐标系旋转指令对工件坐标系旋转后通过主程序调用子程序的手段完成全部槽和弧轮廓的加工。对于）圆轮廓，结构简单，可用圆弧插补指令直接形成。
图1 铣削任务零件图
加工时，先将毛坯用平口钳固定并垫若干垫铁，保证工件不悬空，然后用Ф12mm立铣刀先后铣削）圆轮廓和5个R20弧轮廓，最后用Ф5mm立铣刀铣削）槽轮廓。机床选用大连机床集团生产的VDL600A型三轴联动数控铣床（华中系统HNC-210B）.
2 任务主要指令
（1）极坐标指令。编程格式如下：
m98调用子程序格式
其中：G38/G37表示极坐标建立/取消；X_Y_表示极坐标系原点坐标；
RP/AP表示极半径/极角，默认状态下，RP为点到坐标原点的距离，AP为点和坐标系原点的连线与+X方向之间的夹角，逆时针为正。
（2）坐标系旋转指令和程序调用指令
坐标系旋转指令通常用于对已有子程序的重复使用，故常与程序调用指令配合使用。格式如下：
其中：G68/G69表示旋转建立/取消；X_Y_表示旋转中心点坐标；P（G68）表示旋转角度；
对于子程序调用指令M98，其地址P后四位数字为被调用的子程序号，并以子程序中M99结束调用，返回主程序。具体调用过程如下：
3 加工实施与程序编制
3.1 试切对刀
对刀操作的目的是建立工件坐标系。本例采用试切对刀法：①在X方向试切零件左右两侧（无Y向轴移），依次按下系统面板上记录Ⅰ、记录Ⅱ和分中功能键；②在Y方向采用同样的方法操作；③在Z向试切工件上表面，按下当前位置。对刀后，工件坐标系原点被置于工件上表面中心点处，为下一步编程打下基础。
3.2 建立刀补
铣削加工时，刀具中心沿着工件轮廓移动，由于刀具半径的存在，必然造成过切，因此必须通过刀补设置使刀具偏移一定数值。设置刀补后，系统可根据刀补参数和轮廓轨迹自动计算出刀具中心的实际移动轨迹，进而加工出合格轮廓。设置时必须判定补偿类型：沿刀具运动方向看去，若刀具在工件轮廓左侧为左刀补（G41），在工件轮廓右侧则为右刀补（G42），结束时以G40取消刀补。其格式如下：
本例刀补参数设置，见表1。
表1 刀具使用及刀补参数设定注：根据加工阶段不同，只在系统面板的“刀具偏置页面”修改刀补数值即可，无需更改程序内容工序（弧和圆）  粗铣  半精铣  精铣刀具  Φ12mm D01设
置  6.4  6.2  测量后计算工序（槽）  粗铣  半精铣  精铣刀具  Φ5mm D02设置  2.8  2.6  测量后计算
3.3 加工程序
选择图1正右侧的槽与弧轮廓作为基准加工轮廓，进行极坐标编程。将极坐标原点设置于零件轮廓中心处，通过CAD软件查得基准轮廓各拐点处的极坐标数值，见表2.
表2 基准轮廓（弧、槽）的拐点极坐标数据表注：01-02为弧轮廓极坐标值，03-06为槽轮廓极坐标值序号  01  02  03  04  05  06极角  -22.866  22.866  40.301  00.000  00.000  31.699极半径  40.000  40.000  40.000  17.381  23.381  40.000
综合以上知识，本例NC数控铣削程序如下：
O0001主程序①（Φ12立铣刀依次铣削圆和弧）
N0001  G54 G90 G00 X70 Y0
N0002  Z5  （运行至安全平面）
N0003  S500 M03
N0004  G01 Z-8 F200  （移至圆切削平面）
N0005  G41 X55 Y15 D01（建立1号左刀补）
N0006  G03 X40 Y0 R15
N0007  G02 I-40  （铣削Ф80圆轮廓）
N0008  G03 X55 Y-15 R15
N0009  G00 G40 X70 Y0（取消刀补）
N0010  Z5  （返回至安全平面）
N0011  X0 Y0  （运行至中心点）
N0012  M98 P0002  （调用子程序①）
N0013  G68 X0 Y0 P72（坐标系旋转72°）
N0014  M98 P0002  （调用子程序①）
N0015  G68 X0 Y0 P144（坐标系旋转144°）
N0016  M98 P0002  （调用子程序①）
N0017  G68 X0 Y0 P216（坐标系旋转 216°）
N0018  M98 P0002  （调用子程序①）
N0019  G68 X0 Y0 P288（坐标系旋转 288°）
N0020  M98 P0002  （调用子程序①）

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