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本帖最后由 陈明6174 于 2012-8-5 14:49 编辑 $ n, i, p, B; E8 d/ j7 v/ [* r/ u b
! L. ? D1 v& o# G2 d; M; a
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。
! Y; m- e0 x5 ? A- |1 \6 N8 ~
& ?. a/ \/ s. ~/ s$ D+ U0 c+ [一、非圆曲线宏程序的使用步骤
$ S) X6 M3 N" D% n# 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。5 l( c, X/ s6 P: v' u
(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。2 R) t% Z7 m P) ?( r' v$ }, O1 D1 c
(3)进行函数变换,确定因变量相对 于自变量的宏表达式。
0 S! S6 G' Y0 V# ^8 r$ C (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)。9 j3 u1 S2 A9 I5 w1 j6 \
(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。
- w% d: V* b- ^0 u$ q- q 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 。
$ X5 g1 J. Q4 s3 n (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。
) n9 g1 v; g V #100=Z1 (定义自变量的起点Z坐标)8 E' K# v" W6 H: a
WHILE [ #100 GE Z2]DO 1
# x% P3 B5 o$ C! S9 d! i* ~- s (加工控制)' a8 Z, n, M. {2 ^3 |& g0 Z
#200=f(#100) (建立自变量与因变量函数关系式)
' Y a* N. @2 ~; _- a+ X# H5 o l #201=±#200+△X
! c. U! n. B+ n, z (计算曲线上点在加工坐标系的X坐标)7 S$ J1 Q. s4 m9 j. D; g+ x. U
#101=#100+△Z(计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标). u* j" c" K7 ?. w- K. y* Z: O6 E
G01 X[2*#201] Z[#101]F
* K/ J. S- ^) G/ |# t (曲线加工): a1 U& B9 N7 A# `
#100=#100-△w (自变量减小一个步距)8 \: E3 O8 b# x, h5 {7 _
END1 (加工结束)
2 J8 t, H' F0 w7 O2 @" E ' V$ z* V1 ^2 A6 x: |/ S- e0 F8 k, c; h
二、非圆曲线宏程序的具体应用实例. \: `4 {% j$ P
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 O7 x: j7 U1 y( Z/ C9 \* O# I
(1)分析零件尺寸,确定正负轮廓及代数偏移量(△X 和△Z)。. _, b/ n$ {: Z& o" Q: f
+ W9 U! b. R8 X; f4 E) h6 ~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)。
# I: f- i) R0 n) W (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)。
/ p1 z# h3 j' G, D+ n O99881 G3 e! ]6 S8 }! Q b
G98 S700 M3; T0101;
* Y, `( x1 I% J5 h G0 X41 Z2;6 A# I0 i3 S2 L |* y O
G1 Z-100 F150; (粗加工开始) G0 X42;9 r( V* d: u9 o8 C7 {
Z2;
% Z* l1 `! u* D+ @ #1=20*20*4; (4a2)
6 X |$ C3 \* B: |: T# D6 P #2=60; (b)
5 O, t' ?% W; B6 [( y, N$ i. e3 O #3=35 ; (X初值(直径值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制)
j2 v9 C- [9 [. l #100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z)
" F9 H, O1 E( K8 n6 h #101=#100-60+0.2! g( A7 r0 }' e U1 ~$ Z
G0 X[#3+1] ; (进刀)( R k& g) [' C+ ?
G1 Z[#101] F150; (切削), L2 ^% l% U5 J- C7 ]
G0 U1; (退刀) Z2; (返回)
: x4 ~9 U, T4 W! G" b #3=#3-4; (下一刀切削直径) END1;
" H) d$ h; G( k/ r #10=0.8; (X向精加工余量), s4 O7 l& i/ G+ `5 k
#11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制). e. f1 }. ~; J( T! F$ R- P
G0 X0 S800; (进刀,准备精加工)5 a. @( [( n0 k; J9 H
#20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲线加工范围)
9 ~' A9 E ~5 ^- E$ E( ? #200=2*20*SIN[#20]; (X)
2 I: O9 V7 B& q, w/ G4 S #201=#200+#10
0 ~4 G6 u+ M F% M! D #100=60*COS[#20]; (Z)5 e9 F1 \1 W# }: f3 y
#101=#100+#11-60
6 J4 k4 }" y9 } G1X[#201]Z[#101] F100; (曲线 精加工)
. I6 @2 D1 M0 d! W( ?/ @4 ~5 R2 ? #20=#20+1; END2;2 x& C* V7 }) h0 r- P
G1 Z-100; G0 X45 Z2;
& a8 u" ^+ ]+ ]0 C5 U #10=#10-0.8; Q* j+ O, R( {/ T) T; k" A6 q
#11=#11-0.1;5 Z) O- F$ y7 M7 d0 d/ P T& T) z
END1;1 J8 K# ^3 s$ E k: \
G0 X100 Z200; M30;% `( P1 @4 `4 I9 F/ c" W! O% I7 R3 G
(3)运用数控仿真软件,可得到加工仿真校验图如图2所示。+ I) q* A0 v6 v3 o5 e
" M) @. J3 o) ?! \& g9 X8 M
/ P. P* V+ h0 }. I- H3 w0 M三、结束语& \* p/ Q, F) J
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; J1 |+ e$ O4 {. q2 J7 p
1 h& A5 J! S) s |
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