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发表于 2012-8-5 14:47:27
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本帖最后由 陈明6174 于 2012-8-5 14:49 编辑 9 R: x1 H/ r, M9 z% n" i( h: e) Y
: o4 d* Q; F: M$ N+ T! ]8 {
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。
& D& Q9 y; j( }1 F( q 3 M6 R& ^& h! ^
一、非圆曲线宏程序的使用步骤4 K0 K3 u& T* q+ ? C4 e$ s" L
(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。5 r3 O4 |* y( U, L l/ v
(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。9 e6 L+ s4 z6 v' m
(3)进行函数变换,确定因变量相对 于自变量的宏表达式。
. p+ H1 E* a+ V$ Y (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)。
: o$ G' v: k/ _9 E (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。2 L, A9 j9 a6 Y8 N, `
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 。0 e- Q# `/ }# ^
(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。
3 I/ u$ j( L3 |* T% d6 A #100=Z1 (定义自变量的起点Z坐标)
4 a+ m9 W6 C4 ]6 |( v WHILE [ #100 GE Z2]DO 1
/ I8 C! t5 h4 u# g) ^" V5 V (加工控制)
6 W5 d) G* d' L5 ~ v- y& ]/ I #200=f(#100) (建立自变量与因变量函数关系式)/ Z5 H' d( x1 ]8 e
#201=±#200+△X
: Q6 r4 p4 v% T" g (计算曲线上点在加工坐标系的X坐标)
( |5 J3 Z7 T3 j. V' h #101=#100+△Z(计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标)
^, y( `% |0 ?+ m- o8 d6 _& \1 ] G01 X[2*#201] Z[#101]F
0 I/ x3 T7 m+ t! N8 B (曲线加工). o( A' g$ t$ Z4 s7 u6 p5 H' W
#100=#100-△w (自变量减小一个步距)
3 }0 N; f- `9 ~& {8 R% f END1 (加工结束)+ ^7 D% l K: x7 I5 x- m1 q6 `& U, O
! A, ~' x, Q2 v+ O, U: I3 z% n二、非圆曲线宏程序的具体应用实例
- u- |9 l, q9 _ n6 B+ z/ f0 N 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。
4 E2 d+ L- b4 G" s0 R (1)分析零件尺寸,确定正负轮廓及代数偏移量(△X 和△Z)。7 _7 c1 f/ N( V! s8 }0 u8 O6 Y* u
4 |% F% U9 C# d- m. Q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)。% l. _" ]* @% N# K
(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)。
) \# e$ F* J0 Z( ~3 o) X$ I O9988, U9 K" k) ^ t( s
G98 S700 M3; T0101;
" T! n" U# M1 P; a! ~, a/ X G0 X41 Z2;. X8 i1 q% ?) b' J; u: C' L
G1 Z-100 F150; (粗加工开始) G0 X42;
4 Z: M0 t! U' c$ k& t" D Z2;
9 t8 r" ]6 T4 U# m #1=20*20*4; (4a2)
8 O5 w( I! u/ x. U5 K #2=60; (b)/ _& I" Y/ S' S( y
#3=35 ; (X初值(直径值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制)
" C7 Q7 H9 l3 \9 _- H/ t) w2 l #100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z)9 V: ~$ L2 l( i5 t$ Q" Z- n" A
#101=#100-60+0.2% @8 }, Q! x8 R* R& [5 Y; [; h4 B8 ~4 z
G0 X[#3+1] ; (进刀): D% G0 K9 b b- R+ |
G1 Z[#101] F150; (切削)
; e! B4 o! s8 g% L+ H6 j G0 U1; (退刀) Z2; (返回)& }; q8 X! p2 @! A( G7 b3 G Q+ W
#3=#3-4; (下一刀切削直径) END1;4 ~( ^3 o9 j& D% O: c, ^
#10=0.8; (X向精加工余量)! W( }6 R5 S7 |% J
#11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制)
% V* D7 s$ e* l) L4 d& l G0 X0 S800; (进刀,准备精加工)
: u. U7 _ ~) d% g6 a5 u$ G #20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲线加工范围)1 h' t' Z( r6 O4 {
#200=2*20*SIN[#20]; (X)/ I' R+ A8 t X+ r; S' K: o, u, g
#201=#200+#10
8 }0 ?* e! S4 ~' b4 a: `8 E #100=60*COS[#20]; (Z)
|, _" ~ a8 i& ?4 u #101=#100+#11-60
; `. t- w' _$ L4 S6 }0 o G1X[#201]Z[#101] F100; (曲线 精加工)8 O& o) E1 t* U3 U4 j
#20=#20+1; END2;
) q( `5 w8 x1 o0 \# @ ~! Y G1 Z-100; G0 X45 Z2;/ B. \- m, P1 a6 c$ f* M& r4 t
#10=#10-0.8;
' Z+ q1 V' q% R- R& m #11=#11-0.1;( ~; G- P# e# E1 `+ d7 |( R
END1;7 E0 K1 h" q8 V& A" T" h
G0 X100 Z200; M30;' B8 o% D, r- Z3 c0 X/ E- U; J
(3)运用数控仿真软件,可得到加工仿真校验图如图2所示。
+ w9 w) V V5 F2 g' j) b! ~: i" ]$ E+ \2 s: E( n! i0 R+ n; }
, Y& z, n8 _3 W% w三、结束语+ d% ^ }, m# G# _( C9 d
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。. b0 i2 q7 Y, `3 S% G4 p
|+ u& O% m0 \; s9 N
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