摘  要：文中例1說明了在一些特定的工件加工中，使用CT和RND指令進(jìn)行編程的一此優(yōu)點(diǎn)；例2，通過加工扇形導(dǎo)入板說明在數(shù)控加工中處理多線段圓弧和直線連接的槽體時(shí)采用的編程方式和半徑補(bǔ)償方式文中各種指令和程序適用于西門子810D/840D系統(tǒng)控制的鏜銑類數(shù)控機(jī)床。
    關(guān)鍵詞：G2 G3 CT RND極坐標(biāo)；刀具補(bǔ)償半徑；中心線邊界線。

    一、兩種特殊的圓弧編程指令：CT和RND

    常用的圓弧編程指令是G2和G3，使用時(shí)必須編入圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧半徑或中心坐標(biāo)，可處理各種類型的圓弧編程。西門子810D/840D系統(tǒng)中的CT和RND指令也可以生成精確的圓弧軌跡，在加工輪廓中出現(xiàn)用圓弧與其他直線或圓弧相切連接的軌跡時(shí)，靈活的運(yùn)用CT和RND指令進(jìn)行圓弧編程比使用G2和G3指令方便得多：

    1.RND指令處理輪廓拐點(diǎn)的圓弧過渡
    RND指令的含義：輪廓拐點(diǎn)處用指定半徑的圓弧過渡處理，并且和相關(guān)的直線或圓弧相切連接，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)算各個(gè)切點(diǎn)的坐標(biāo)。
    參照圖1加工內(nèi)容為底邊外的其余輪廓，所用程序如下。
    N005 G54 G90 G0 Z100 T1 D1 
    N010 X70 Y50
    N015 M03 S1000 F500 Z10
    N020 G41 Y20
    N025 G1 Y70 RND=5
    N030 G1 X40 RND=5
    N035 G3 X0 CR=20 RND=5
    N040 G3 X40 CR=20 RND=5
    N045 G1 X70 RND=5
    N050 G1 Y30
    N055 M30

    程序中用RND=5的格式表示輪廓拐點(diǎn)處用半徑R5的圓弧過渡處理，并與相關(guān)的直線或圓弧相切連接，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)算各個(gè)切點(diǎn)的坐標(biāo)，程序中不需寫入切點(diǎn)的坐標(biāo)。而用G2和G3指令編寫各處R5圓煌必須計(jì)算各個(gè)切點(diǎn)的坐標(biāo)（共10個(gè)點(diǎn)），還多了五條程序。

2.CT指令完成直線和圓弧或圓弧和圓相切連接
    CT指令的含義是：經(jīng)過一段直線或圓弧的結(jié)束點(diǎn)P1和另一個(gè)指定點(diǎn)P2生成一段圓弧并且和前面的直線或圓弧在P1點(diǎn)處相切，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)算圓弧半徑CT指令是模態(tài)的。

    參照圖2加工內(nèi)容為底邊外的其余輪廓，所用程序如下
    N005 G54 G90 G0 Z100 T1 D1
    N010 X90 Y120
    N015 M03 S1000 F500Z10
    N020 G41Y100
    N025 G1 Y20
    N030 X60
    N040 Y0
    N045 CT X20（第一個(gè)R20圓弧）
    N050 X20（第二個(gè)R20圓弧）
    N055 X60（第三個(gè)R20圓弧）
    N060 G1 Y20
    N065 G1 X90
    N070 Y100
    N075 M30
    用CT在編制程序時(shí)只需輸入切點(diǎn)坐標(biāo)而不用寫入圓弧半徑，也不用判斷圓弧的方向，在直線和圓弧或多段圓弧相切連接的輪廓編程時(shí)使用非常方便。

    3. CT和RND指令2045在極坐標(biāo)系中的應(yīng)用
    在極坐標(biāo)系中用G2和G3指令編程時(shí)有一個(gè)限制，極點(diǎn)必須設(shè)定在所編程圓弧的中心。而用CT和RND指令就很好地克服了這一障礙。
    (1)RND指令在極坐標(biāo)系中的應(yīng)用。

    參照圖3在數(shù)控銑床上加工4個(gè)30°的V型槽，以90°位置的V型槽為例程序如下。
    N005 G54 G90 G0 T1 D1 Z100
    N010 G111 X0 Y0
    N015 AP=9015 RP=110
    N020 M03 S1000 F500 Z10
    N025 G42 RP=100
    N030 G1 RP=0 RND=10
    N035 G1 RP=100
    N040 M30

(2) CT指令在極坐標(biāo)系中的應(yīng)用。

    參照圖4加工上部的3段圓弧和2段直線相切連接的部位，程序如下。
    N005 G54 G90 G0 Z100 T1 D1
    N010 G111 X0 Y0
    N015 AP=903618 RP=150
    N020 M03 S1000 F500 Z10
    N025 G42 RP=130
    N030 G1 RP=142.66/2
    N035 CT AP=9018
    N040 AP=90+18
    N045 AP=90+18+36
    N050 G1 RP=150
    N055 M30
    圖3和圖4這兩種類型的工件加工部位使用算術(shù)坐標(biāo)系編程數(shù)據(jù)處理比較麻煩，在極坐標(biāo)系中用G2和G3指令編程圓弧時(shí)極點(diǎn)必須設(shè)定在所編圓弧的中心，需要一些計(jì)算工作，而使用RND和CT指令編程圓弧時(shí)，極點(diǎn)就不必設(shè)定在所編圓弧的中心，極點(diǎn)可以設(shè)定在任意的方便數(shù)據(jù)處理的位置。圖3和圖4這兩種類型的工件加工部位在編程時(shí)使用極坐標(biāo)且極點(diǎn)設(shè)定在工件中心最為方便。

    二、特殊刀具補(bǔ)償方法在加工扇形段導(dǎo)入板中的應(yīng)用

    1．一般的刀具補(bǔ)償方法
    參照圖5，在數(shù)控銑床上用φ40mm立銑刀加工60H7的槽，按照槽的邊界線進(jìn)行編程，使用的程序如下。

        N005 G54 G90 G0 Z100 T1 D1
        N010 X150 Y0
        N020 M03 S300 F100 Z30
        N025 G42 Y30
        N030 G1 X150
        N035 Y30
        N040 X150
        N050 M30
    實(shí)際加工中要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工運(yùn)行三次程序，對應(yīng)的半徑補(bǔ)償值先大后小分別是22mm，20.5mm，20mm（理論值，最終的半徑補(bǔ)償值要經(jīng)過實(shí)際測量后確定）。

    2．特殊的刀具補(bǔ)償方法
    參照圖5，在數(shù)控銑床上用φ40mm立銑刀加工60H7的槽，按照中心線進(jìn)行編程，使用的程序如下。
        N005 G54 G90 G0 Z100 T1 D1
        N010 X150 Y0
        N020 M03 S300 F100 Z30
        N025 G42 X140
        N030 G1 X150
        N035 G0 Z100
        N040 G40 X150
        N050 Z30
        N055 G41 X140
        N060 G1 X150
        N065 G0 Z100
        N070 M30
    實(shí)際加工中要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工運(yùn)行三次程序，對應(yīng)的半徑補(bǔ)償值先小后大分別是8mm，9.5mm，10mm（理論值，最終的半徑補(bǔ)償值要經(jīng)過實(shí)際測量后確定），最終的半徑補(bǔ)償理論值＝槽的寬度／2刀具半徑。在程序中分別用G41和G42激活兩次刀補(bǔ)，增加了一次空行程，這種使用刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆绞皆诩庸ひ话泐愋偷墓ぜr(shí)顯得很麻煩，但是在加工特定類型的工件時(shí)使用這種方法就會使編程工作變得非常簡單。

3．在加工扇形段導(dǎo)入板中的應(yīng)用
    在一些比較特殊槽體的加工中，圖紙中只標(biāo)注槽的寬度、深度和中心線的形狀尺寸，針對這一類型的工件，按照中心線進(jìn)行編程，加工中應(yīng)用特殊的刀具補(bǔ)償方法。

 

    參照圖6，這是我公司薄板廠連鑄設(shè)備中使用的扇形段導(dǎo)入板，它是扇形段導(dǎo)入裝置中的關(guān)鍵零件。用TK6920數(shù)控銼銑床加工七條128×44mm導(dǎo)入槽。該工件的七條導(dǎo)入槽是由多段圓弧和直線相切連接構(gòu)成，圖紙中只標(biāo)注了槽的寬度、深度和中心線的形狀尺寸，以上部第一個(gè)導(dǎo)入槽為例說明特殊的刀具補(bǔ)償使用方法，按照中心線進(jìn)行編程。
    程序名稱：CAO1
    程序內(nèi)容：N5 G54 G90 G64 G0 W0 Z150 T1 D1（調(diào)用第一個(gè)刀號）
        N10 G111 X0 Y0
        N15 X＝1804－100 Y=464.424
        N20 M04 S250 F200 Z－44
        N25 G41 X=IC (50)（激活刀補(bǔ)開始加工槽體的上邊界）
        N30 G1 X＝1804+920.617
        N35 CT AP=9016.03 RP=1499.5
        N40 G1 AP=9016.03 RP=1499.5+ 100
        N45 G0 G40 X=IC（100）Z150
        N50 X=1804－100 Y=464.424 T1 D2（調(diào)用第二個(gè)刀號）
        N55 G42 X =IC (50)（激活刀補(bǔ)開始加工槽體的下邊界）
        N60 G1 X＝1804+920.617
        N65 CT AP=9016.03 RP=1499.5
        N70 G1 AP=9016.03 RP=1499.5+100
        N75 G0 G40 X=IC（100）Z150
        N80 M30
    槽的寬度和中心線不對稱，程序中用了兩個(gè)刀號，加工槽體的上邊界時(shí)用D1，加工槽體的下邊界時(shí)用D2，實(shí)際加工中用φ50mm銑刀要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工運(yùn)行三次程序，對應(yīng)的半徑補(bǔ)償值先小后大分別是D1=10mm，12mm，12.5mm；D2=13mm，15 mm，15.5mm。
    如果使用一般的刀具補(bǔ)償使用方法，按照槽的邊界線進(jìn)行編程，就要計(jì)算槽的邊界線中各段圓弧和直線切點(diǎn)的坐標(biāo)以及各段圓弧的半徑，計(jì)算量是非常大的。而按照中心線進(jìn)行編程就可以直接使用圖紙上標(biāo)注的尺寸，避免了大量、繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算工作，保證了程序中所用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，極大的提高了編程效率。
    其方法有兩個(gè)特點(diǎn)：(1)按照中心線進(jìn)行編程而不是按照真實(shí)的加工邊界線進(jìn)行編程。(2)刀具補(bǔ)償值按照粗加工、半精加工和精加工的順序逐漸加大，理論補(bǔ)償值二加工的邊界到中心線的距離一刀具半徑。優(yōu)點(diǎn)是直接使用圖紙上標(biāo)注的尺寸進(jìn)行編程，保證了程序中所用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，不需進(jìn)行大量繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算工作。