本帖最后由 陈明6174 于 -8-5 14:49 编辑
" i' v& A0 h1 r% |( W0 K, ]
* \, B9 S. s+ \4 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。
% H* j2 U0 n3 a4 e# ?2 b4 n9 F2 VO6 V. q( \. a
一、非圆曲线宏程序的使用步骤6 E5 WM) h. |4 J(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。1 q+ s! B) m& U% c& f% i
(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。
^! n9 {: K6 v) P(3)进行函数变换，确定因变量相对 于自变量的宏表达式。. K7 |8 w& ^. [: x6 ]; n3 T7 L
(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)。. OB8 }T# l3 Q
(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。( U4 E# u% Q" G' A7 u7 ?) t
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 。+ u0 y" S8 L0 T& B/ r! @8 _1 j# I; w
(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。- P% {( C6 b4 K; b4 W4 j0 P
#100=Z1 (定义自变量的起点Z坐标)
) L. D2 u1 e4 K3 b5 D8 WWHILE [ #100 GE Z2]DO 10 k8 iP3 c& d5 W( J4 H7 @
(加工控制)9 S+ ~5 A; V* }' A8 Z: }
#200=f(#100) (建立自变量与因变量函数关系式)0 j6 Y$ a. a1 c# W1 }3 x( k
#201=±#200+△X4 u+ h& r7 T1 l' L0 L* u
(计算曲线上点在加工坐标系的X坐标)
% |- f( `3 \{$ K0 w#101=#100+△Z(计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标)
( V: H# Q, J3 }7 k: D@6 x. ^G01 X[2*#201] Z[#101]F
! K/ x4 L7 \$ Q: a( l(曲线加工)- ~5 p0 U# |/ O
#100=#100-△w (自变量减小一个步距)* ?, n0 C$ J: s- P* z
END1 (加工结束)" \& V; f' x2 Z
& x$ g% _! }/ X' f8 P- m$ y3 ?2 Z; t
二、非圆曲线宏程序的具体应用实例
$ ~) L- ^$ y& a3 [8 H/ j' _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。' {* Z' X' w! o( T1 c
(1)分析零件尺寸，确定正负轮廓及代数偏移量(△X 和△Z)。
: e& t, s5 m* A. A6 z1 {$ h) v% Q$ E6 a* P* 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)。- E4 [. ^6 h3 j+ I: JX0 X) L
(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)。
! ?3 H, {- Z: kO9988
( D, _- u& L) |kG98 S700 M3; T0101;
s2 e7 B! @& M' A( V. gG0 X41 Z2;
4 ~) v" j9 F; aG1 Z-100 F150; (粗加工开始) G0 X42;' E1 F9 v* H* x
Z2;9 V% W1 o1 R# U( C' [
#1=20*20*4; (4a2)5 a) G1 s9 V" G2 ~* u. g4 ~* [1 P8 }
#2=60; (b)
6 \" |: d) W5 Q3 V#3=35 ; (X初值(直径值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制)( ^/ T2 P% c# d, ~8 M
#100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z)3 A1 H( y, X! h/ X
#101=#100-60+0.2
6 W8 ^8 o5 a. f% B' G# WG0 X[#3+1] ; (进刀); C# B4 }0 A6 |0 r1 F& L& D3 X# r
G1 Z[#101] F150; (切削)
3 y( }+ ~; i6 _; jG0 U1; (退刀) Z2; (返回)
~$ i+ `( g, U( Y6 |I4 b7 P* u#3=#3-4; (下一刀切削直径) END1;d; B; W# v$ s3 C, q4 G
#10=0.8; (X向精加工余量)" P8 O, R2 E1 d
#11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制)& I: o- x" `8 L- o) n6 [' U+ A
G0 X0 S800; (进刀，准备精加工)5 T& A) J0 [; S2 y4 C- P+ d
#20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲线加工范围)
" z% k" d8 b7 |1 v7 P2 X#200=2*20*SIN[#20]; (X)
# J/ j( R+ e9 b4 x. Y: @6 q3 U5 N- ~' `#201=#200+#10
" z) sp& P6 l. F3 w+ ]3 f5 L#100=60*COS[#20]; (Z)
# u# U% X& ~' P0 |) q- ^) B; \4 s#101=#100+#11-601 u: ~( [`2 F. n6 {- |- }9 C8 S6 ~' I0 j
G1X[#201]Z[#101] F100; (曲线 精加工)
1 Y+ J1 B- e: z# X#20=#20+1; END2;
( d2 o) b& n) `$ N|G1 Z-100; G0 X45 Z2;% z# D' e& V) ^
#10=#10-0.8;1 u% L( c8 o: J9 E. t
#11=#11-0.1;- a7 w* M( Z8 ?: G7 \
END1;
4 F9 L6 @; K. k6 K5 M# yG0 X100 Z200; M30;
8 |9 |! M9 t$ P! h$ \5 s(3)运用数控仿真软件，可得到加工仿真校验图如图2所示。5 j* ]9 L: I2 S/ {) }
7 z& H" R& [7 }1 `5 O|% p% F7 t) q. M
三、结束语
( `: Y5 V1 e! S$ h. Y4 i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。3 k$ l$ Y7 ?# Z( x) j
' }! C! _6 s* H2 A. o( g- x
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