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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 2 ]5 H" i, @# r/ W
! Q0 \) o1 X' ]+ J- j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。
8 e. a2 I% {$ I+ K( f1 |1 ^3 F
# q6 \) b& e' ~; Q1 G1 j" h' W一、非圆曲线宏程序的使用步骤
s- {+ l: i* f (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。
- y5 r$ J6 e) [1 P (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。
5 ~. M3 `& j6 G( j/ c- [ (3)进行函数变换,确定因变量相对 于自变量的宏表达式。/ x3 z4 s- _7 M; L1 x- c' D
(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)。
6 }8 J' j) b0 B3 q8 h (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。
K8 l+ |* w/ b' w* z 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 。
- ]9 u6 Z8 F7 | X' |9 c (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。! Q8 Z' M, o: J7 o- A3 |8 n
#100=Z1 (定义自变量的起点Z坐标)
$ {/ ?$ Y; m8 F' l# y2 Z WHILE [ #100 GE Z2]DO 1
. y" Q' U" U1 d% s; m3 z (加工控制)( `8 P% E* a G" k4 a2 x) x
#200=f(#100) (建立自变量与因变量函数关系式)
( O q9 ~- T- n% g1 {; b8 x #201=±#200+△X
$ ~+ A5 X; y% S% H7 `% P (计算曲线上点在加工坐标系的X坐标)# J! O% U9 Y+ f3 P& Q B2 e
#101=#100+△Z(计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标)+ H2 `$ Y' z8 `2 ~9 C* c
G01 X[2*#201] Z[#101]F; C8 x; G% F J
(曲线加工)
5 G* H( f$ T. t. F #100=#100-△w (自变量减小一个步距)
8 S( L' _5 E" |. W END1 (加工结束)8 ?3 v1 m& j1 ?
" }, a5 p' l' F- A( K% ~- Y二、非圆曲线宏程序的具体应用实例! ^/ K* u+ u) @/ U) E) U! m! W) r5 t
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。* j6 o' o! f: U; j
(1)分析零件尺寸,确定正负轮廓及代数偏移量(△X 和△Z)。* `: `, D5 g' @. l6 K, t/ }" p
8 B( r6 m) ?9 {7 [ e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)。' u8 K9 b0 I8 Q' m( ^3 O
(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)。6 c. `6 \8 d' N, s. b! I, R) w# ^
O9988
0 P! D+ n& Y& w6 a6 w* N G98 S700 M3; T0101;
% j) _3 g; i' |# a& n Q& j0 K G0 X41 Z2;! H- I% b( D& \" _2 n- O. c- s" @
G1 Z-100 F150; (粗加工开始) G0 X42;$ h9 ?" z" Y L: c
Z2;
$ e; A* N/ F" r, M. A #1=20*20*4; (4a2)" q, F) E; ]9 o. W0 B
#2=60; (b)) x% a9 a* v3 O7 a' P
#3=35 ; (X初值(直径值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制)7 `$ I* Q4 P: ?0 Y& R0 N+ {6 N9 ^8 D
#100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z)3 i1 U5 ?* {/ N/ n p& O$ L
#101=#100-60+0.2( g/ u, h- b5 I1 C8 p4 s
G0 X[#3+1] ; (进刀)
+ v8 u. |7 h7 c2 Q! n G1 Z[#101] F150; (切削)
- @; p7 x; |2 f" ^) o# n: t4 C% I G0 U1; (退刀) Z2; (返回)
% S& o/ E9 c/ Y #3=#3-4; (下一刀切削直径) END1;# P: D/ b0 W% |7 j; l
#10=0.8; (X向精加工余量)
- {8 ?8 b( H# j* I/ U6 s8 ` _ #11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制); F! J0 V+ x2 |9 ?9 F% Q1 `
G0 X0 S800; (进刀,准备精加工)
: ]+ }$ D" t ~2 [8 n #20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲线加工范围)/ {9 h# q8 ^8 u& |, i. |
#200=2*20*SIN[#20]; (X)
% n3 Y S& O4 Z+ a8 v #201=#200+#107 ]: I8 ?1 u+ v7 m3 x+ |
#100=60*COS[#20]; (Z): ^, o* Q$ G6 J
#101=#100+#11-60
" ^7 l4 U8 |4 b* c3 ^ G1X[#201]Z[#101] F100; (曲线 精加工); H' S$ C7 C/ B0 t
#20=#20+1; END2;
, E9 K* v# _2 q' @! b' e" H G1 Z-100; G0 X45 Z2;
1 F6 w! Q$ [' I0 G4 u #10=#10-0.8;2 m) H$ ?. [8 ?! Z
#11=#11-0.1;
4 R) U( t5 P' U" J# Z8 ~ END1;
5 ^ d0 Y% R; H# t9 ~ G0 X100 Z200; M30;6 z% w$ D; [( b4 d* y3 l* ~7 X
(3)运用数控仿真软件,可得到加工仿真校验图如图2所示。2 Y0 @* |0 z! F; `9 G1 \2 a
8 J( n7 N: @) E; ?5 O9 i' S) d/ ^& ?, a
三、结束语9 u; G4 g4 E# M) N2 H) z3 l
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。. a, f! M: \; Q9 Y' t9 {4 d
6 u% X- O0 j! T3 Q# t% V/ a: V# p
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