数控车床加工非圆曲线宏程序编程技巧

作者：永州职业技术学院 何玉山

欢迎访问e展厅 展厅 2 车床/数控车床展厅 数控车床, 普通车床, 立式车床, 卧式车床, 车削中心, ... 机械加工中常有由复杂曲线所构成的非圆曲线(如椭圆曲线、抛物线、双曲线和渐开线等)零件，随着工业产品性能要求的不断提高，非圆曲线零件的作用就日益重要，其加工质量往往成为生产制造的关键。数控机床的数控系统一般只具有直线插补和圆弧插补功能， 非圆曲线形状的工件在数控车削中属于较复杂的零件类别，一般运用拟合法来进行加工。而此类方法的特点是根据零件图纸的形状误差要求，把曲线用许多小段的直线来代替，根据零件图纸的形状误差，如果要求高，直线的段数就多，虽然可以凭借CAD软件来计算节点的坐标，但是节点太多也导致了加工中的不方便，如果能灵活运用宏程序，则可以方便简捷地进行编程，从而提高加工效率。 一、非圆曲线宏程序的使用步骤 (1)选定自变量。非圆曲线中的X和Z坐标均可以被定义成为自变量，一般情况下会选择变化范围大的一个作为自变量，并且要考虑函数表达式在宏程序中书写的简便，为方便起见，我们事先把与Z 坐标相关的变量设为#100、#101，将X坐标相关的变量设为#200、#201等。 (2)确定自变量起止点的坐标值。必 须要明确该坐标值的坐标系是相对于非 圆曲线自身的坐标系，其起点坐标为自变量的初始值，终点坐标为自变量的终止值。 (3)进行函数变换，确定因变量相对 于自变量的宏表达式。 (4)确定公式曲线自身坐标系的原点相对于工件原点的代数偏移量(△X和△Z)。 (5)计算工件坐标系下的非圆曲线上各点的X坐标值(#201)时，判别宏变量#200的正负号。以编程轮廓中的公式曲线自身坐标原点为原点，绘制对应的曲线坐标系的X ′和Z ′坐标轴，以其Z ′坐标为分界 线，将轮廓分为正负两种轮廓，编程轮廓在X ′正方向称为正轮廓，编程轮廓在X ′负方向为负轮廓。 如果编程中使用的公式曲线是正轮廓，则在计算工件坐标系下的X坐标值(#201)时，宏变量#200的前面应冠以正号;如公式曲线是负轮廓，则宏变量#200的前面应冠以负号，即#201=±#200+△X 。 (6)设计非圆曲线宏程序的模板。设Z坐标为自变量#100，X坐标为因变量#200，自变量步长为△w，△X为曲线本身坐标系原点在工件坐标系下X方向偏移量，△Z为曲线本身坐标系原点在工件坐标系下Z方向偏移量，则公式曲线段的加工程序宏指令编程模板如下。 #100=Z1 (定义自变量的起点Z坐标) WHILE [ #100 GE Z2]DO 1 (加工控制) #200=f(#100) (建立自变量与因变量函数关系式) #201=±#200+△X (计算曲线上点在加工坐标系的X坐标) #101=#100+△Z(计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标) G01 X[2*#201] Z[#101]F (曲线加工) #100=#100-△w (自变量减小一个步距) END1 (加工结束) 二、非圆曲线宏程序的具体应用实例 运用以上非圆曲线宏程序模板，就可以快速准确实现零件公式曲线轮廓的编程和加工。下面介绍一个具体应用示例。加工图1所示椭圆轮廓，棒料Φ45，编程零点放在工件右端面。 (1)分析零件尺寸，确定正负轮廓及代数偏移量(△X 和△Z)。 由图可知，该图中的椭圆曲线为凸状，编程轮廓在X ′轴正方向为正轮廓，在计算工件坐标系下的X 坐标值(#3、#201)时，宏变量#200的前面应冠以正号，公式曲线自身坐标系的原点相对于 工件原点的偏移量为(X0，Z-60)。 (2)零件的外轮廓粗精加工参考程序如下(粗加工用直角方程，精加工用极坐标方程)。 O9988 G98 S700 M3; T0101; G0 X41 Z2; G1 Z-100 F150; (粗加工开始) G0 X42; Z2; #1=20*20*4; (4a2) #2=60; (b) #3=35 ; (X初值(直径值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制) #100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z) #101=#100-60+0.2 G0 X[#3+1] ; (进刀) G1 Z[#101] F150; (切削) G0 U1; (退刀) Z2; (返回) #3=#3-4; (下一刀切削直径) END1; #10=0.8; (X向精加工余量) #11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制) G0 X0 S800; (进刀，准备精加工) #20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲线加工范围) #200=2*20*SIN[#20]; (X) #201=#200+#10 #100=60*COS[#20]; (Z) #101=#100+#11-60 G1X[#201]Z[#101] F100; (曲线 精加工) #20=#20+1; END2; G1 Z-100; G0 X45 Z2; #10=#10-0.8; #11=#11-0.1; END1; G0 X100 Z200; M30; (3)运用数控仿真软件，可得到加工仿真校验图如图2所示。 三、结束语 通过实例可知宏程序是从工件外不断逼近直至最后加工成型，解决了非圆曲线不能用子程序的相对编程方式的矛盾，因此加工非圆曲线的工件灵活使 用宏程序，实现了数控加工方便快捷之目的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/10/2010)