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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
( R4 r/ d1 J. Z) u; ]# m; x: a" R
) F' b2 g) O4 a$ t, i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。 % v9 D& `7 J B: v8 n4 E5 u
, `% w; M' [! z5 e3 `3 V
一、非圆曲线宏程序的使用步骤
+ _! b8 o$ g4 J1 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。
, i3 H3 H. Z( d. ~0 P7 p- w& R8 A: q% N (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。6 u% x9 K3 N2 `9 R5 Z# j
(3)进行函数变换,确定因变量相对 于自变量的宏表达式。
+ t2 l. \4 R( s. e. k0 G (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 U8 d! v9 A! B% i$ |
(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。
% o+ e: ~1 y& F" @7 k 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 。
, y, c1 Q6 @; ?1 i1 @ L6 W0 e3 p (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 |! S' @! a; ?7 w( Z$ v( ~
#100=Z1 (定义自变量的起点Z坐标)
7 y3 D) O @; D, K WHILE [ #100 GE Z2]DO 13 R( K0 [- c! j9 \; {0 o4 Q4 [$ w
(加工控制)- s4 S& G8 z1 I
#200=f(#100) (建立自变量与因变量函数关系式)) v. Z# E n, F$ Q4 X" d$ y7 Z$ E1 [6 V
#201=±#200+△X8 c0 T( U/ q/ n$ H
(计算曲线上点在加工坐标系的X坐标)
4 g! A# u! P* f. T- y #101=#100+△Z(计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标)
) q% U* U3 @8 A( D w G01 X[2*#201] Z[#101]F
0 b1 {, Q% F6 V, A: p (曲线加工)" Y% ^4 m* d# `! X8 K O" y9 Y
#100=#100-△w (自变量减小一个步距)% P4 ]& F% f3 `+ g% G
END1 (加工结束)/ M' q% k: w. Z1 L. K
# s0 k* o% n: n7 I" [6 Z& U
二、非圆曲线宏程序的具体应用实例
+ \/ \! k- A) C1 q 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。% @/ V- W9 w0 S: M% Y- u9 k+ N$ ~
(1)分析零件尺寸,确定正负轮廓及代数偏移量(△X 和△Z)。
. {4 n$ l) I0 r w( m4 E
7 \( p+ _' Z: ~" n; r) s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 X |6 u/ y: v (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)。& X- B- y* u$ n- S' M" _
O9988% y* P* E, K* X Q; C$ @: d
G98 S700 M3; T0101;
9 X6 M2 }: {$ S! L5 x, Y G0 X41 Z2;
; j2 [1 X% b0 t- i r G1 Z-100 F150; (粗加工开始) G0 X42;* n5 J2 d) Y$ F" W/ Y
Z2;3 b5 e2 D$ Z+ M/ N1 j& r6 K
#1=20*20*4; (4a2)6 P1 L: _! N2 x7 K8 Q
#2=60; (b)3 J8 b" x+ A$ D3 V$ ~
#3=35 ; (X初值(直径值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制)
. Y; R* M p7 X' N$ N: }0 ? #100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z)
- p2 X" W" A6 K& u+ s& F% d #101=#100-60+0.2& x8 R5 T, w7 ]: n7 e/ b
G0 X[#3+1] ; (进刀)
0 z4 p; y! f' v" A, l8 A1 I G1 Z[#101] F150; (切削)
3 p3 m& C* [& V) h! R+ t! Q G0 U1; (退刀) Z2; (返回)
0 ~2 h9 [3 A+ B# F, B #3=#3-4; (下一刀切削直径) END1;' E! `1 b5 b2 p, a0 L9 F+ ?; o8 m
#10=0.8; (X向精加工余量)* _0 j L& u2 B+ u
#11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制)0 x% f. n' T3 g+ i: _
G0 X0 S800; (进刀,准备精加工) C4 t0 q0 `$ q5 i& k
#20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲线加工范围)5 M. c, {3 s7 [2 n
#200=2*20*SIN[#20]; (X)
& |" P2 n7 F# Z# J* [( s* w/ G #201=#200+#10 c" P$ ?: c6 m; K
#100=60*COS[#20]; (Z)" z3 Z% _4 k3 t: r: D* ^
#101=#100+#11-60
! T5 B' @# _: J& Y# f+ n5 a; ]' L8 g G1X[#201]Z[#101] F100; (曲线 精加工)8 i$ {/ V3 ~2 P# ^# R8 w
#20=#20+1; END2;8 ~1 O+ n# d4 e7 K1 X! g6 q: D
G1 Z-100; G0 X45 Z2;! L/ m2 e8 [2 t1 y: N
#10=#10-0.8;' z+ m1 s$ B8 x7 r2 A8 N3 k L1 s n
#11=#11-0.1;
0 {! |% F7 y M! ? }4 W9 J2 w END1;
) v* b/ x- ^9 a. S, l% d G0 X100 Z200; M30;
/ s5 c0 v' T3 M- T6 K+ W8 A (3)运用数控仿真软件,可得到加工仿真校验图如图2所示。, w" o _ u2 K- Q
! z5 N2 o& F9 f9 ?/ m5 ]: d4 ^
( v8 U" R8 H% c- G$ q三、结束语
% f6 d$ M/ d* M. E1 r 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。& S8 O, Y* W4 O, _- t
' K! m- s% z; _0 b3 _
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