平面凸臺零件輪廓拐點處過切現象產生原因及改進措施

2023年12月2日發(作者：長絲巾的各種圍法)

-

第37卷第5期2019年09月佳木斯大學學報(自然科學版)Journal

of

Jiamusi

University

(

Natural

Science

Edition)Vol.

37

No. 5Sep.

2019文章編號:1008

-1402

(2019)05

-

0767

-

04平面凸臺零件輪廓拐點處過切現象產生原因及改進措］T葉坦，蘇兆興*(淮北職業技術學院機電工程系，安徽淮北235000)摘要：數控銃床對于平面凸臺類零件加工優勢明顯，一般平面凸臺零件具有直線、圓弧或曲

線的二維輪廓表面，然而在數控銃床加工平面凸臺零件過程中容易出現拐角處過切的質量問題，

將直接影響到零件的精度和質量。通過比較數控銃削加工中常用的FANUC系統和SINUMERIK

系統研究發現，通過改善刀具加工過程中輪廓拐角特性，可以很好的解決輪廓拐點過切問題，除

了準確定位指令G09.G60/G61外,SINUMERIK系統提供的拐角特性指令指令G450.G451及

FANUC系統提供的自動拐角倍率指令G62都可以用來在相應的系統中改善輪廓拐角特性，從而

能很好地解決銃削加工中的過切問題。關鍵詞：拐點;過切;原因；措施中圖分類號：TG501

文獻標識碼：A0引言數控銃床對于平面凸臺類零件加工優勢明顯,

一般平面凸臺零件具有宜線、圓弧或曲線的二維輪

廓表面，常規尺寸可用通用量具進行測量，如游標

卡尺、千分尺等。要根據零件的尺寸精度、粗糙度

和位置要求,選用相匹配的檢驗工具進行檢測。然

而在數控銃床加工平面凸臺零件過程中容易出現

拐角處過切的質量問題，將直接影響到零件的精度

和質量⑴。圖3外拐角過切和內拐角過切1輪廓拐點處過切現象的出現采用表1

SINNUMERIK系統和FANUC系統

①

收稿日期：2019

-

07

-18基金項目：2018年度安徽省高校優秀青年人才支持計劃(gxyq2018200)

；2015年度安徽省教育廳示范實驗實訓中心(2015sxzx036)；

2017年度淮北職業技術學院自然科學研究項目(2017

-

A

-

9)。作者簡介:葉坦(1981

-)男，安徽宿州人，講師，碩士，研究方向:汽車機械。通訊作者:蘇兆興(1977

-)，男，安徽灘溪人，教授，碩士，研究方向:機械制造及自動化。768佳木斯大學學報（自然科學版）2019

年分別編制程序（主程序略）。表1加工圖1所示的

凸臺輪廓，凸臺高度為10mmo毛坯加工尺寸為

統的慣性很大，使得刀具在工件表面上的切削超過

180mm

X 120mm

X

25mm，不考慮四周余量。由于

在輪廓拱形拐角處會出現的直角拐角處產生過切

現象，如圖2所示。雖然該過切量非常小，但在尺

預期的拐點，在拐角處產生過切，如圖3所示。特

別是在進給率非常大和拐角的角度極小的情況下,

該錯誤尤其容易發生。3過切現象的改進措施通過研究發現,要實現拐角處的刀具方向的順

利轉換，就需要控制拐角處各主軸的加速和減速。

寸精度要求高時，有可能超出公差允許范圍，將會

影響零件的質量，成為廢品。表1凸臺銃削加工子程序子程序當刀具運動方向從x軸向y軸轉換時，控制器首先

要減速,先停止x軸的運動，然后再加速,以最大進

FANUC系統02017N10

G0X20D01N20

G1Y11O,R15SINUMERIK

系統給率瞬時啟動y軸運動。不同的數控系統,改善輪

廓拐角特性可由以下三種指令實現。L17GO

G41X20N20

G1Y11O,R15N30

X120X160Y95RND

=20N30

X120N40

X160Y95,R203.1

SINUMERIK系統/FANUC、華中系統通過刀

具準確定位指令G09.G60/G61來實現歸燈刀具準確定位指令有G09.G60/G61兩種。其

主要功能是根據閉環控制系統的反饋，在到達指令

N50 Y20C30N60

XI10Y20CHF=30N60

XI10N70

Y40N70

Y4ON80

G3X70R20要求的點時進行減速，然后和目標位置對比無誤

G3X70GR

=20后，執行下一條程序。而G09為非模態指令，只對

N90

G1Y20N90

G1Y20N100 X-20指定的程序段有效;對于G60（

SINUMERIK系統）

和G61（FANUC、華中系統）則為模態指令，可由

N100

X-20N110

G0Z5N130

G40Y-20N110

G0Z5N130

G40Y-20M17G64指令注銷。G64指令一般作為機床的默認的

連續路徑加工指令,其主要解決相鄰兩個程序段間

銜接過程中會出現停頓的問題，它可以使程序段之

N140

M99間的刀具運行速度平穩一致,從而提高加工精度,

并可以預測以合適的速度執行后續程序段。要消除圖2中拐角處的過切現象，可將表1中

的子程序02017

（L17）稍做改動，在相應程序段增

2過切現象的產生原因由于刀具在拐角處切削方向發生改變（如由

一個程序段中沿X軸的刀具運動轉換到下一個程

序段中沿y軸的刀具運動），在高速運動中工藝系

采用G09指令

加準確定位指令G09或G60/G61，見表2。通過改

變子程序，可以消除拐角處的過切現象。表2

G09或G60/G61在程序中的應用采用60或G61指令FANUC系統02017SINUMERIK

系統L17FANUC系統SINUMERIK

系統02017N10

G0X20D01L17GO

G41X20N20

G1Y11O,R15N10

G0X20D01N20

G1Y11O,R15N20

G1Y11O,R15N30

X120N30

X120N40 X160Y95,R20N30

X120X160Y95RND=20Y20CHF=30N40

X160Y95,R20N50

Y20C30同左N50

Y20C30N60 G09

XI10N60

G61X110N70

Y40N60

G60X110N70 Y40G3X70CR=20N70

Y40N80

G3X70R20N90

G09

G1Y20N80

G3X70R20N95

G64N95

G64N100 X-20N100

X-20N100 X-20第5期葉坦，等：平面凸臺零件輪廓拐點處過切現象產生原因及改進措施N110

G0Z5769N110

G0Z5N130

G40Y-20M17N110

G0Z5N130

G40Y-20M17N130

G40Y-20N140

M99N140

M99相交點G450

圓弧過渡G451交點過渡(a)外拐角特性

(b)內拐角特性圖4數控銃床銃削加工的內外拐角特性可以根據加工的條件自行判斷所采取的過渡是內

角過渡還是外角過渡，如果判斷的是內角過渡，刀

具則要回到該軌跡的等距交點處進行，外角過渡則

直接按程序指令執行。如圖4所示。G450——圓弧過渡。外角過渡中的圓弧作為

刀具的中心運行軌跡,其起點為上一軌跡的終點,

而終點則為下一軌跡的起點，其半徑和刀具半徑相

等,刀具中心線則應按照圖中所示的圓弧運動，才

能加工出圖示的直角。見圖4(a)。G450只有在

下一個程序段中包含有運行指令時才有效。G451——交點過渡。該過渡是指刀具中心回

到刀具半徑為等距線處的交點的過渡形式，見圖4(b)o如果交點過渡時構成的銳角很小,小于機床

系統本身設置的角度時，則系統將會自動從焦點過

渡轉成圓弧過渡,此時過渡圓弧的半徑R等于刀

具半徑。如圖5所示。其中G450與G451是均為

模態指令,可把二者任一設置成默認狀態。3.3

FANUC系極過自動拐角倍率指令G62來實現G62指令在執行刀具半徑補償時，在內拐角和

內圓弧區域刀具可以自動調整拐角兩端進給速度,

從而加工出光滑的表面。其中G62指令下內拐角過渡形式有4種，如

圖6所示。其中2。WOW?

W178。,?由系統參數

圖6

4種不同的內拐角形式⑵No.

1711設定。當e-ep

<

o.

001,則系統判定為

內拐角，此時內拐角的前端進給速度執行進給倍率

的距離為Ls,而后端對進給速度執行進給倍率的距

3.2

SINUMERIK系統通過拐角特性指令G450、

G451來實現⑷在SINUMERIK系統中為保證刀偏指令G41/離為Le°Le為刀具中心到拐角處的距離，分別由系

統參數No.

1713和No. 1714設定。G62指令的特點：(1)

G62是模態指令，可用G61或G64注銷。(2)

刀具的進給速度當執行內拐角倍率時計

算公式如下：G42有效的前提下，輪廓間的不平滑過渡可以通過

指令G450和G451來進行調節實現，機床控制器 770佳木斯大學學報（自然科學版）2019

年F

x

Rc/Rp

x內拐角倍率x進給速率倍率

式中，Rc為刀具中心軌跡半徑;心為編程半

系統提供的拐角特性指令指令G450、G451、

徑。內拐角倍率值——由系統參數No.

1712設

定。通過,G62指令調整銃削加工的進給速度，可

FANUC系統提供的自動拐角倍率指令G62都可以

用來在相應的系統中改善輪廓拐角特性，從而避免

數控銃削加工中零件輪廓拐點產生過切現象。參考文獻：[1]

[2]

[3]

李家杰.數控機床編程與操作實用教程[M].南京:東南大學

以改善零件的加工質量。4結論數控銃床加工平面凸臺零件輪廓拐點處產生

過切是加工中常見的現象，特別是對一些尺寸精度

出版社,2005.李正峰.數控加工工藝[M].上海：上海交通大學出版社，

2004.彼得?私密德,羅科學,等譯.數控編程手冊（第二版）[M].

北京:化學工業出版社,2005.要求較高的零件影響特別明顯，通過實驗和研究發

現，不同的數控系統,通過改善刀具加工過程中輪

廓拐角特性，可以很好的解決輪廓拐點過切問題,

[4]

SIEMENS.

SINUMERIK802S/C/D

說明書.除了準確定位指令G09.G60/G61外,SINUMERIK

Caus

and

Improvement

Measures

of

Over

-

cutting

at

the

Inflection

Point

of

Contour

of

Convex

Platform

PartsYE

Tan,

SU

Zhao

-xing*(Department

of

Electrical and

Mechanical

Engineering,

Huaibei

Vocational and

Technical

College,

Huaib&

Anhui

235000,China)Abstract:

Numerical

control

milling

machine

has

obvious

advantages

for

the

machining

of

planar

convex

platform

parts.

The

General

planar

convex

platform

parts have

straight

lines,

circular

arcs

or

curved

two

-

dimen-sional

comtour

surfaces.

However,

the

quality

problems

of

comer

cutting

are

easy

to

appear

in

the

process

of

nu-merical control

milling

machine

process

planar

convex

platform

parts

.

It

will

direcdy

affect

the

accuracy

and

quality

of

the

parts.

By

comparing

the

FANUC

system

and

the

SINUMERIK

system

commonly

ud

in

NC

milling

processing,

it

shows

that

the

problem

of

over

-

cutting

of

the contour inflection

point

can

be

solved

very well by

improving

the

contour

comer

features

in

the

cutting

process,

in

additiom

to

the

preci

positioning

instructions

G09

and

G60/G61.

The

comer

features

instruction

G450,

G451

provided

by

the

SINUMERIK

system

and

auto-matic

comer

ratio

instruction

G62

provided

by the

FANUC

system

can

both

be

ud

to

improve

the

contour

comer

features

in

the

corresponding

system,

so

as

to

solve

the problem

of

over

-

cutting

in

milling

words：

inflection

point；

overcut；

reason；

measure(上接717頁)Rearch

and

Design

of

Intelligent

Check

-

in

System

Bad

on

Raspberry

PiZHANG

Fei,

HOU

Guo

-

dong,

LI

Xiao

-

zhen(Anhui

Vocational

College

of

Defen

Technology,

Luran

Anhui

237011,

China)Abstract:

With

the

development

of

computer

vision,

embedded

technology

and

artificial

intelligence

algo-rithm

,intelligent

image recognition

technology

has

been

widely

ud.

This

project

us

Raspbeny

Pi

and comput-er

vision to realize

an

efficient

intelligent

check

一

in

system.

The hardware

part

of

this system

us

the

computer

to

remotely

connect

to

Raspbeny

Pi

through

WiFi

to

control

the

pan

-

tilt

camera,

and

the

software

part

us

PCA

algorithm

and

OpenCV

to

realize

fast

face recognition.

The design

purpo

of

this

system

is

to

meet

the

needs

of

personnel

management

in

classrooms,

offices,

workshops

and

other

fixed

places,

to

realize

the

automation

of

check

一

in

quickly

and

conveniently,

and

to

reduce

the

management

words:

Raspbeny

Pi

；

OpenCV

；

computer

vision

；

PCA

；

pan

-

tilt

camera

-