曲线加工的数控编程

【摘要】在无人机生产过程中部分零件涉及较复杂的曲线的加工，一般的G代码编程无法描述曲线，本文以无人机两种零件为例，结合我所的数控加工设备和配置软件，阐述了复杂曲线的加工方法，对后续生产的零件加工有一定的借鉴意义。

　　【关键词】宏程序；G代码；曲线加工；刀具参数

在数控加工中一般使用G代码命令来编程。G代码提供了G2、C3、I、J、K、R指令，很容易编制比较简单的曲线（圆弧、半圆）数控的加工程序，但对于一些复杂、不规则的曲线，常规的G代码很难描述清楚。根据生产过程中的实践经验，通过借助一些工具软件，经过特殊处理，编写G代码来解决此类问题。常用的方法有两种：（1）将曲线导入Mastercam软件，设置一定的参数，自动生成数控加工程序。（2）用G代码宏程序产生程序的主程序文件，然后手动在程序设置刀具参数，成为可加工的程序。
1.利用Mastercam软件
Mastercam软件，其广泛应用于数控加工，界面亲和，易学易用。如何将AutoCAD文件导入Mastercam，自动生成加工程序，以解决G代码不能解决的复杂曲线问题。以垂尾卡板XX-XX（见图1）为例简单介绍一下。
操作流程如下：①新建一个Au-
toCAD文档，将曲线单独拷出，另存格式*.dxf文件。②打开Mastercam软件，打开*.dxf文件，删去其他不需要加工的轮廓线，只留样条曲线。③选择加工方式。④生成加工程序。
具体步骤如下：
第一步，将*.dxf文件读入Mas-
tercam软件：档案→档案转换，选择Autodesk→R读取→适度化，选择所有编程的曲线。见图2。
第二步，导入Mastercam后，将曲线平移原点：转换→平移→所有的→图素→执行→两点间，选择曲线起点。见图3。
第三步，设置刀具参数：选择刀具路径→外形铣削→串联→执行，会弹出刀具参数对话框，根据需要选择合适的刀具，选择合适的切削参数。该过程中要需要几个重要的参数的确定。见图4。
①曲线打断成线段的误差值：误差值大小决定加工精度，其值越小精度越高，则程序也越长，一般取值0.01。
②刀补类型：常用的是自动补给与手动补给两种。自动补给是根据刀具实际情况计算出刀具轨迹，生成程序，不用刀补；手动补给则不需要考虑刀具的规格，生成刀补的程序。
③刀补方向：一般根据其加工方式和操作方式而定。
第四步，生成加工程序：回主功能菜单→刀具路径→操作管理→执行后处理，点击确定，生成程序*.NC。见图5。
第五步，将所生成的程序*.NC存储到数控加工设备，运行程序。
加工后发现加工出来的圆弧并不光滑存在拐点，经过分析：曲线是由许多点按次序连成多线段，由于显示栅格问题，在图纸中显示是曲线，但实际上是多线段，为了使加工曲线光滑，需要把多线段变为样条曲线。经过多次实践，在Auto-
CAD用PEDIT拟合（F）命令，将多线段转化为样条曲线，经加工试验后，很好的解决了拐点问题。
2.用G宏程序生成程序
以Z80无人机机头卡板XX—XX为例，其外形是个抛物线，用G指令也很难将它写出来，Mastercam中也无法描述曲线。借用G宏程序来生成程序主体。
例：机头外形曲线方程式如下：
0≤X≤300

在Mastercam无法绘制，用宏程序来计算离散点，过程如下：
主程序：
T1M06
G90 G00 G54 S3000 M03
G43 H01 Z100 M08 D01
G00 X300 Y67 Z2
G01 Z-2 F300
………
G00 Z100 M09
G28 Y0
M30
G代码宏程序：
#1=300
N10
#2=SQRT[#1*15]
G01 X#1 Y#2
#1=#1-0.5
IF[#1GE0]GOT010
#1=0
N20
#2=SQRT[#1*15]
G01 X#1 Y-#2
#1=#1+0.5
IF[#1LE300]GOTO20
宏程序短小精炼，具有很强的适用性，对于一些复杂的方程曲线，可以用C语言（或其他语言）来描述，其原理和宏程序一样。它的原理是：任何曲线都可以分成无数很短的曲线，每个很短的曲线都可以近似的认为是一段直线。当每段曲线的长度趋于零时，与直线的误差也趋于零。足够多的直线连起来可以替代一段曲线，这样就把曲线转化成有线段的直线。直线的程序很容易实现，所以问题就得到了简化。为了尽可能的减小曲线的误差，每段曲线长度尽可能的短，由于步长固定，曲率小的地方误差小，曲率大的地方误差大。
3.总结
本文介绍的两种曲线编程的方法各有的优、缺点，可以根据实际需要，灵活应用，选择适用的方法。

参考文献
[1]谢利昌,畅云峰.数控加工的子程序编程技巧[J].制造技术与机床,1994(11).

作者简介：王心怡，男，江苏自动化研究所助理工程师，主要从事结构工艺技术研究。

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曲线加工的数控编程

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