平面凸台零件轮廓拐点处过切现象产生原因及改进措施

2023年12月2日发(作者：长丝巾的各种围法)

-

第37卷第5期2019年09月佳木斯大学学报(自然科学版)Journal

of

Jiamusi

University

(

Natural

Science

Edition)Vol.

37

No. 5Sep.

2019文章编号:1008

-1402

(2019)05

-

0767

-

04平面凸台零件轮廓拐点处过切现象产生原因及改进措］T叶坦，苏兆兴*(淮北职业技术学院机电工程系，安徽淮北235000)摘要：数控铳床对于平面凸台类零件加工优势明显，一般平面凸台零件具有直线、圆弧或曲

线的二维轮廓表面，然而在数控铳床加工平面凸台零件过程中容易出现拐角处过切的质量问题，

将直接影响到零件的精度和质量。通过比较数控铳削加工中常用的FANUC系统和SINUMERIK

系统研究发现，通过改善刀具加工过程中轮廓拐角特性，可以很好的解决轮廓拐点过切问题，除

了准确定位指令G09.G60/G61外,SINUMERIK系统提供的拐角特性指令指令G450.G451及

FANUC系统提供的自动拐角倍率指令G62都可以用来在相应的系统中改善轮廓拐角特性，从而

能很好地解决铳削加工中的过切问题。关键词：拐点;过切;原因；措施中图分类号：TG501

文献标识码：A0引言数控铳床对于平面凸台类零件加工优势明显,

一般平面凸台零件具有宜线、圆弧或曲线的二维轮

廓表面，常规尺寸可用通用量具进行测量，如游标

卡尺、千分尺等。要根据零件的尺寸精度、粗糙度

和位置要求,选用相匹配的检验工具进行检测。然

而在数控铳床加工平面凸台零件过程中容易出现

拐角处过切的质量问题，将直接影响到零件的精度

和质量⑴。图3外拐角过切和内拐角过切1轮廓拐点处过切现象的出现采用表1

SINNUMERIK系统和FANUC系统

①

收稿日期：2019

-

07

-18基金项目：2018年度安徽省高校优秀青年人才支持计划(gxyq2018200)

；2015年度安徽省教育厅示范实验实训中心(2015sxzx036)；

2017年度淮北职业技术学院自然科学研究项目(2017

-

A

-

9)。作者简介:叶坦(1981

-)男，安徽宿州人，讲师，硕士，研究方向:汽车机械。通讯作者:苏兆兴(1977

-)，男，安徽滩溪人，教授，硕士，研究方向:机械制造及自动化。768佳木斯大学学报（自然科学版）2019

年分别编制程序（主程序略）。表1加工图1所示的

凸台轮廓，凸台高度为10mmo毛坯加工尺寸为

统的惯性很大，使得刀具在工件表面上的切削超过

180mm

X 120mm

X

25mm，不考虑四周余量。由于

在轮廓拱形拐角处会出现的直角拐角处产生过切

现象，如图2所示。虽然该过切量非常小，但在尺

预期的拐点，在拐角处产生过切，如图3所示。特

别是在进给率非常大和拐角的角度极小的情况下,

该错误尤其容易发生。3过切现象的改进措施通过研究发现,要实现拐角处的刀具方向的顺

利转换，就需要控制拐角处各主轴的加速和减速。

寸精度要求高时，有可能超出公差允许范围，将会

影响零件的质量，成为废品。表1凸台铳削加工子程序子程序当刀具运动方向从x轴向y轴转换时，控制器首先

要减速,先停止x轴的运动，然后再加速,以最大进

FANUC系统02017N10

G0X20D01N20

G1Y11O,R15SINUMERIK

系统给率瞬时启动y轴运动。不同的数控系统,改善轮

廓拐角特性可由以下三种指令实现。L17GO

G41X20N20

G1Y11O,R15N30

X120X160Y95RND

=20N30

X120N40

X160Y95,R203.1

SINUMERIK系统/FANUC、华中系统通过刀

具准确定位指令G09.G60/G61来实现归灯刀具准确定位指令有G09.G60/G61两种。其

主要功能是根据闭环控制系统的反馈，在到达指令

N50 Y20C30N60

XI10Y20CHF=30N60

XI10N70

Y40N70

Y4ON80

G3X70R20要求的点时进行减速，然后和目标位置对比无误

G3X70GR

=20后，执行下一条程序。而G09为非模态指令，只对

N90

G1Y20N90

G1Y20N100 X-20指定的程序段有效;对于G60（

SINUMERIK系统）

和G61（FANUC、华中系统）则为模态指令，可由

N100

X-20N110

G0Z5N130

G40Y-20N110

G0Z5N130

G40Y-20M17G64指令注销。G64指令一般作为机床的默认的

连续路径加工指令,其主要解决相邻两个程序段间

衔接过程中会出现停顿的问题，它可以使程序段之

N140

M99间的刀具运行速度平稳一致,从而提高加工精度,

并可以预测以合适的速度执行后续程序段。要消除图2中拐角处的过切现象，可将表1中

的子程序02017

（L17）稍做改动，在相应程序段增

2过切现象的产生原因由于刀具在拐角处切削方向发生改变（如由

一个程序段中沿X轴的刀具运动转换到下一个程

序段中沿y轴的刀具运动），在高速运动中工艺系

采用G09指令

加准确定位指令G09或G60/G61，见表2。通过改

变子程序，可以消除拐角处的过切现象。表2

G09或G60/G61在程序中的应用采用60或G61指令FANUC系统02017SINUMERIK

系统L17FANUC系统SINUMERIK

系统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期叶坦，等：平面凸台零件轮廓拐点处过切现象产生原因及改进措施N110

G0Z5769N110

G0Z5N130

G40Y-20M17N110

G0Z5N130

G40Y-20M17N130

G40Y-20N140

M99N140

M99相交点G450

圆弧过渡G451交点过渡(a)外拐角特性

(b)内拐角特性图4数控铳床铳削加工的内外拐角特性可以根据加工的条件自行判断所采取的过渡是内

角过渡还是外角过渡，如果判断的是内角过渡，刀

具则要回到该轨迹的等距交点处进行，外角过渡则

直接按程序指令执行。如图4所示。G450——圆弧过渡。外角过渡中的圆弧作为

刀具的中心运行轨迹,其起点为上一轨迹的终点,

而终点则为下一轨迹的起点，其半径和刀具半径相

等,刀具中心线则应按照图中所示的圆弧运动，才

能加工出图示的直角。见图4(a)。G450只有在

下一个程序段中包含有运行指令时才有效。G451——交点过渡。该过渡是指刀具中心回

到刀具半径为等距线处的交点的过渡形式，见图4(b)o如果交点过渡时构成的锐角很小,小于机床

系统本身设置的角度时，则系统将会自动从焦点过

渡转成圆弧过渡,此时过渡圆弧的半径R等于刀

具半径。如图5所示。其中G450与G451是均为

模态指令,可把二者任一设置成默认状态。3.3

FANUC系極过自动拐角倍率指令G62来实现G62指令在执行刀具半径补偿时，在内拐角和

内圆弧区域刀具可以自动调整拐角两端进给速度,

从而加工出光滑的表面。其中G62指令下内拐角过渡形式有4种，如

图6所示。其中2。WOW©

W178。,©由系统参数

图6

4种不同的内拐角形式⑵No.

1711设定。当e-ep

<

o.

001,则系统判定为

内拐角，此时内拐角的前端进给速度执行进给倍率

的距离为Ls,而后端对进给速度执行进给倍率的距

3.2

SINUMERIK系统通过拐角特性指令G450、

G451来实现⑷在SINUMERIK系统中为保证刀偏指令G41/离为Le°Le为刀具中心到拐角处的距离，分别由系

统参数No.

1713和No. 1714设定。G62指令的特点：(1)

G62是模态指令，可用G61或G64注销。(2)

刀具的进给速度当执行内拐角倍率时计

算公式如下：G42有效的前提下，轮廓间的不平滑过渡可以通过

指令G450和G451来进行调节实现，机床控制器 770佳木斯大学学报（自然科学版）2019

年F

x

Rc/Rp

x内拐角倍率x进给速率倍率

式中，Rc为刀具中心轨迹半径;心为编程半

系统提供的拐角特性指令指令G450、G451、

径。内拐角倍率值——由系统参数No.

1712设

定。通过,G62指令调整铳削加工的进给速度，可

FANUC系统提供的自动拐角倍率指令G62都可以

用来在相应的系统中改善轮廓拐角特性，从而避免

数控铳削加工中零件轮廓拐点产生过切现象。参考文献：[1]

[2]

[3]

李家杰.数控机床编程与操作实用教程[M].南京:东南大学

以改善零件的加工质量。4结论数控铳床加工平面凸台零件轮廓拐点处产生

过切是加工中常见的现象，特别是对一些尺寸精度

出版社,2005.李正峰.数控加工工艺[M].上海：上海交通大学出版社，

2004.彼得•私密德,罗科学,等译.数控编程手册（第二版）[M].

北京:化学工业出版社,2005.要求较高的零件影响特别明显，通过实验和研究发

现，不同的数控系统,通过改善刀具加工过程中轮

廓拐角特性，可以很好的解决轮廓拐点过切问题,

[4]

SIEMENS.

SINUMERIK802S/C/D

说明书.除了准确定位指令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

-

dimen­sional

comtour

surfaces.

However,

the

quality

problems

of

comer

cutting

are

easy

to

appear

in

the

process

of

nu­merical 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

auto­matic

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页)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

algo­rithm

,intelligent

image recognition

technology

has

been

widely

ud.

This

project

us

Raspbeny

Pi

and comput­er

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

-