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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
$ `4 X2 W/ O0 P8 h& r) [
" C% g8 w$ D+ a# W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。 ) R" R( Y! ]8 z
' h6 E. \7 C* C' X( d一、非圆曲线宏程序的使用步骤
+ O3 s6 r3 c+ H4 w (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。
. s( ?' r3 N* B: T U8 K (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。7 A$ _0 n" R, ~ J7 |# D
(3)进行函数变换,确定因变量相对 于自变量的宏表达式。$ b3 }3 n0 Z) w6 ^
(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)。; a# [5 _# Z* Q- P3 |3 j
(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。
; r% Y ` Q' d 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 。
4 c, H) a& b7 a7 A' _1 I% P) s (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。
* m8 Z2 e6 \; s ~4 A #100=Z1 (定义自变量的起点Z坐标)
) h) ^6 `# _: F. l WHILE [ #100 GE Z2]DO 1
( t' N6 N9 Y$ n; c* i5 _2 U! r* J (加工控制). x& S. g0 i V5 ]. W
#200=f(#100) (建立自变量与因变量函数关系式)+ m' d% _* Z& A
#201=±#200+△X
% F b; g6 N- G8 V3 D9 K0 g (计算曲线上点在加工坐标系的X坐标)
& t* m5 o/ e9 N0 `$ }" d2 c# X #101=#100+△Z(计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标)
* e0 |2 q+ C/ \. B/ ], ?: k8 i G01 X[2*#201] Z[#101]F/ S# D3 U# \6 R
(曲线加工)
8 q. }, _; c, d. v" m# c8 l! n #100=#100-△w (自变量减小一个步距)/ `5 E# {! \5 C7 w" Y( ?
END1 (加工结束)
0 U K) q$ N! E- I$ o, c7 \
8 m- I! h/ B+ s& q- R' G/ F4 k二、非圆曲线宏程序的具体应用实例" E7 I* i- b4 F# 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。. D$ W3 r& ^9 U3 j# G; k4 u* ~
(1)分析零件尺寸,确定正负轮廓及代数偏移量(△X 和△Z)。
5 d, V; l$ _" S0 Q3 \ _. l' X1 S- _4 R
# }' ? f% J7 |0 P! e+ 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)。
5 v$ A' ` v3 d (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)。
! y' p" ?# R: v# G9 x O9988! ~- ?% ^6 c4 X. E0 I
G98 S700 M3; T0101;8 l$ U/ z6 T" N
G0 X41 Z2;
: @" l) C/ i* C) _ G1 Z-100 F150; (粗加工开始) G0 X42;
- E1 i+ }/ @ d7 | Z2;
9 U/ q; G% k; F5 L5 w9 ?8 L #1=20*20*4; (4a2)+ b/ ]/ G8 n1 a( c/ T
#2=60; (b)
8 ]) ~. U+ f+ `& P& y4 ] #3=35 ; (X初值(直径值)) WHILE[ #3 GE 0] DO1; (粗加工控制)1 B7 H7 Z' [1 M! Z/ D% [9 F- C: J" X
#100=#2*SQRT[1-#3*#3/#1]; (Z)
1 P7 e4 y( p7 a! O Q% W; a #101=#100-60+0.2( t" j% k' G- r' \- P! x
G0 X[#3+1] ; (进刀)) ]) {0 H% b) I
G1 Z[#101] F150; (切削)
/ C4 d8 [* ~# m4 J% E1 k3 K( | G0 U1; (退刀) Z2; (返回)
' N1 u! @3 ?5 {. b# V! z #3=#3-4; (下一刀切削直径) END1;
" J0 R" e- d6 X #10=0.8; (X向精加工余量)
- p9 D7 W* F( G+ z8 L q$ L- l/ T #11=0.1; (Z向精加工余量) WHILE[ #10 GE 0] DO1; (半精、精加工控制)" b: v9 k1 A$ {- F! G
G0 X0 S800; (进刀,准备精加工)4 _' d7 G- K, j* C! k
#20=0 ; (角度初值) WHILE [#20 LE 90] DO2; (曲线加工范围)" `9 ]! T( V; C
#200=2*20*SIN[#20]; (X)$ d \: Z2 [) ?/ O
#201=#200+#10, ?: c- R n+ j, l- d2 V" L' W
#100=60*COS[#20]; (Z)$ W/ W1 K3 a4 C: P2 b H$ Q
#101=#100+#11-60' h1 I/ r9 Y8 {4 d* X
G1X[#201]Z[#101] F100; (曲线 精加工)
4 h5 @8 }. L/ _/ J S3 n- { #20=#20+1; END2;3 m2 F9 L" P9 U- [% l$ {
G1 Z-100; G0 X45 Z2;
1 L7 O* w5 x6 ~/ m6 R% n8 `, ^ @0 U #10=#10-0.8;
# l- {, V) U) K7 v #11=#11-0.1;$ N: P7 p! S& k9 W" O
END1;
; \9 \ G' g- r; i& f" P& Z G0 X100 Z200; M30;" }8 s) z- a3 K
(3)运用数控仿真软件,可得到加工仿真校验图如图2所示。
* G% l6 c' P- E) {. r2 S; V- `$ i0 U/ y* X( c& d6 Z: A; j! w; M
6 ]/ N" V' R3 J0 [( U: A0 A2 ]
三、结束语) U1 X9 ^2 B @8 w S: 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。
8 I# t2 K; L! Q+ C/ D/ g) z- |! b4 t; @" g
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