摘要：加工中心手动编程适用于简单的零件，对于由非圆曲线构成的零件，是手动编程中的难点。但对于某些简单的异型件，如果能通过数学模型得到刀具实际运行曲线的数学公式，并运用宏程序与子程序，也能实现手动加工中心编程。本文研究了一个简单异型件的加工中心程序，并简单介绍了该工件表面粗糙度值的计算方法，希望能对从事手动编程的工作人员及教学人员有所帮助。

      关键词：加工中心编程；宏程序；子程序；粗糙度值

      1 、引言

     随着CAM软件的普及，使用软件编程的人越来越多而使用手动编程的人员越来越少，对于从事模具制造或机械加工的人员来说，通过运用CAM软件编写零件的加工程序当然方便，但对于从事机床制造与维修的人员或作为培养数控人才的老师，掌握一些典型的非圆曲线的编程方法，包括宏程序与子程序的编写方法，才能真正体现对机床性能的熟练掌握程度。现代数控系统的插补主要是直线插补与圆弧插补，还没有提供非圆曲线的插补功能，对一些非圆曲线的编程，则是通过微分的方法，将曲线分解成许多细小的线段，用直线插补功能来实现，其中需要用到宏程序，子程序或循环指令才能完成。

     图1 侧面是圆弧的椭圆台

      2 、工艺分析

     （1）该零件是一个非典型的椭圆台，与底面平行 的剖面全部为椭圆，与中心轴共面的侧面剖面线为圆弧，可以用子程序编写每层椭圆切削的程式。
     （2）粗加工为从上往下切削，精加工由下往上切削，加工的切削方向为顺时针。
     （3）因为该零件的侧面是一个圆弧型的曲面，因此球形刀具在加工时的有效半径随不同的加工深度而变化，因此编程时不适宜用刀具半径补偿，而是用刀具中心实际运行的曲线编写程式。
     （4）刀具中心的实际运行路线是一条与椭圆曲线等距的曲线，如椭圆的方程式为（acosθ，bsinθ），则椭圆外侧等距偏移曲线的方程为：

      式中a——椭圆长半轴
      b——椭圆短半轴
      θ——椭圆上任意一点与X轴的夹角，往椭圆
      外侧的偏移距离为H
     （5）本文所用参数、变量说明如表1所示。

                                                                  表1 参数表

     3 、粗加工编程

     粗加工工艺：
 
     （1）粗加工用平底刀，由上往下分层切削，切削方向为逆铣。
     （2）每层是由外向里切削，当刀具中心与零件轮廓距离小于0.8倍直径时，则切削下一层，粗加工的切削方式如图2所示。
     （3）粗加工的流程结构如图3所示。

      图2 粗加工线路图
      a——粗加工由上往下切削b——粗加工由外往里切削

      图3 粗加工流程图

     （4）粗加工的程序为：

     （5）粗加工子程序调用命令为：G65 P0101 A_B_C_I_D_E_F_H_

      4 、精加工编程

     精加工用球刀编程，加工每层椭圆曲线的子程式为：

      图4 加工顺序

     （5）精加工的流程结构如图5所示。

    （6）精加工的程序为：

     （7）精加工子程序调用命令为：G65 P0102 A_B_C_I_J_K_

      5、 主程序编程

     以椭圆的长半轴为200，短半轴为100，零件高度为80，侧面圆弧为120，粗加工刀具直径为ϕ16（半径为8），粗加工余量为0.5，粗加工下刀点为（240，0），粗加工背吃刀量为0.5，精加工进、退刀半径、精加工刀具为ϕ10R5为例，编写主程序。

      6 、曲面粗糙度的分析

     球刀在圆弧形表面上分层铣削时，由于两个相邻层次的刀路上有一个高度差，导致零件表面不能完全铣削，于是就产生了表面粗糙度，在图6所示的图形中，DE 是该粗糙度的最大值，对于规则的圆弧曲面， 该粗糙度的最大值可以计算出来。

     图6 球面加工示意图

      7、 结束语

     本文综合运用了FUNAC系统的子程序、宏程序、循环指令进行编程，详细指出在编写异型零件的加工程序时，必须先用数学公式推算出刀具运行轨迹实际曲线的表达式，利用这些表达式来进行微分，再用直线插补的方式进行编程。

     本文结尾处介绍了单一加工方向上的表面粗糙度值的计算方式，实际情况比这复杂很多，在实际进行表面粗糙度计算时应综合考虑各种影响因素。