宏程序在车铣复合中的应用

2023.11.17

曹巨江贾红涛

摘要：车铣复合通过一次装夹基本可以完成所有的车削、洗削工作，大大提高零件的加工效率和加工精度，但是车铣复合机床的程序编制复杂。宏程序的使用是车铣复合复杂结构编程中的必要环节，合理的宏程序可以有效保证程序的正确性。

关键词：车铣复合；宏程序；加工效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.142

1 前言

随着我国航空业的快速发展，航空产品成为制造业的重要组成部分。航空产品由于结构复杂、精度要求高，加工难度都比较大。为了保证零件的加工精度（尤其是位置精度），通常需要做很多的高精度的工装夹具，这在增加了生产成本的同时，不仅降低了生产效率，还降低了加工精度。利用车铣复合机床，通过一次定位完成绝大部分车削、铣削工作，不仅大大提高了加工效率、加工精度不断提升，而且几乎无需专用夹具。但是车铣复合相对于五轴加工中心编程难度更大，对编程人员的技术水平要求更高。

2 提出问题

以加工转子为例：某产品转子该零件的加工按照传统的工艺方法需分别加工两端的大小外圆后，用专用夹具加工V型槽，并且由于有7个型槽，需要装夹7次，费时费力。V型槽的加工需要定制昂贵成型刀（进口合金刀），刀具成本高，且加工效率低。所以，如何可靠保证加工精度的情况下，提高该零件的加工效率，在实际生产中有重大意义。车铣复合机床可以有效地提高该零件的加工效率，但是程序的编制比较复杂，如何编制最优的程序是解决该问题的关键。

该转子加工效率低的原因主要在于工序多、装夹次数多、加工V型槽的效率低。加工效率的提高。加工效率的提高可以通过缩短非加工时间，如装夹、找正、换刀、工序间等待；缩短加工时间如优化程序。归根结底是程序的编制。难点在于V型槽的加工，需要找出V型槽的参数关系，并用机床程序语言表达出来。

3 解决问题

对V型槽的加工方法进行说明：

3.1 找到相应几何参数以及相应函数变量的变化规律

现将槽分解为3个运动：（1）沿Z轴的直线、圆弧运动。（2）沿X轴的深度分层（直线运动）。（3）沿Y轴的单层洗削（直线运动）。

综合分析，第（2）运动中X方向的深度是3个运动变化的根本，其他两个运动均受此影响而动。现定义X深度变量为R2（以下涉及变量的解释见程序），在第（1）运动中，直线部分与X （R2）相同，圆弧部分终点及半径位置受X（R2）影响，变化规律为：半径：R10=R12-R2，终点：R8=R10*SIN（R9），在第（3）运动中，根据X（R2）及90度槽，确定关系如下： Y向起点： R5=R2*TAN（R1）-R3/COS（R1），Y向终点：R6=-R5。

3.2 宏程序的应用

一般的编程方式不能有效地表达该加工关系，这里需要用到宏程序编程。宏程序可以相对简洁的表达相对复杂的逻辑关系。程序如下：

DIAMOF；打开半径编程 TRANS X74.6 Z444.5；坐标系平移到V型槽圆心

G0 X10 Y0 Z30； AROT Y6；坐标系旋转6度

G0 X0 Z30； MARK1：程序段标记 M10

（宏程序开始）：

R1=45； V型槽角度赋值 R3=3；刀具半径赋值

R2=13； X起点 R9=33；圆弧夹角

R4=R3/SIN（R1）； X方向余量 R12=40； V型槽圆弧半径

R13=30； Z向快速点定位 G0 Z=R13；

NN1：IF R2<=R4 GOTOF NN4；判断X向最终下刀点

R5=R2*TAN（R1） -R3/COS（R1）； Y向起点 R6=-R5 Y向终点

NN2：G0 Y=R6； X=R2-R12； R10=R12-R2；每层圆弧半径

R8=R10*SIN（R9）； Z向终点坐标值 R11=R10*COS（R9）； X向終点坐标值

G1 Z0； G2 Z=-R8 X=-R11 CR=R10； G1 X-20； G0 Z=R13；

IF R6=R5 GOTOF NN3； R6=R6+3；

IF R6>R5 GOTOF NN3； GOTOB NN2；

NN5：R6=R5； GOTOB NN2； NN3：R2=R2-0.2； GOTOB NN1；

NN4：G0 X0；

Z30；（宏程序结束）

M11； C=IC（306/7）；角度增量

Mark2：

REPEAT MARK1 MARK2 P6；重复执行标记中的程序6次

TCARR=0； CUT2D； ROT； TRANS；

DIAMON； FREI1； M17；

4 实施效果

通过宏程序顺利完成了该转子车铣复合中的加工，加工效率提高3倍以上，可靠保证了加工精度，省去了专用夹具，降低了生产成本。宏程序的研究与应用，增强了车间加工能力的同时，也能提高自己的技能水平。转子零件的顺利加工为加工其他类似零件起到了良好的引导作用。

5 结束语

在车铣复合机床上使用宏程序编程，不仅完成了产品的工艺改进，提高了生产效率，也增强了机床的加工适应范围，开拓了加工思路。例如椎体、球体、规律曲面车铣加工。因此我们必须不断改革、探索创新，才能与时俱进，跟上我国制造业的发展步伐。

参考文献：

[1]任雨田等.机床计算机数控技术[M].北京理工大学出版社，2016

（09）.

[2]林奕红.数控技术及应用[M].机械工业出版社，2012（06）.