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极速时时彩靠谱吗:椭圆和抛物线宏程序在数控车床上的应用

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  摘要:数控车床在实际编程加工中,一般没有圆锥曲线插补指令,加工零件很难达到图纸标准,故本文以在FANUC Series 0i Mate――TC数控车系统中加工零件时出现最多,最典型的椭圆和抛物线进行用户宏程序进行编写,并结合三个典型的案例给出了详细的应用介绍,对有一定数控编程基础人员更加灵活应用椭圆和抛物线的编程方法与技巧有实际的指导意义。
中国论文网 /7/view-12241399.htm
  Abstract: In the actual programming of CNC lathe processing,there is no General instructions,and it is difficult to meet the standard of machining parts drawings, therefore, this article uses FANUC Series I Mate - TC CNC within machining parts on the lathe, the preparation, application of most typical elliptical and parabolic Macro Program for the preparation and combination of the three typical cases are given in detail,it is significant to improve programming methods and techniques for the certain person who has the basis of NC programming.
  关键词:数控车床;椭圆;抛物线;宏程序
  Key words: CNC lathe;ellipse;parabola;macro
  中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0032-03
  
  0引言
  随着工业的发展,数控机床已经在机械加工行业中起到主导作用,而数控车床在机加行业中占所有数控机床比例的60%。数控车床操作简单,加工效率高,适用于单件小批量生产,解放生产力;加工零件的质量高,降低了成本,给企事业创造了更大的价值。加工回转体零件,对产品质量和生产率也提出了越来越高的要求,特别是含有圆锥曲线的回转体零件、形装复杂、高精度、加工难度大,质量也难保证。因此这种情况通常有两种解决方案,其一用计算机编程;其二是用宏程序编写,给适当的参数变量和公式让数控系统去计算相应的数值。但有些中小企业没有配套绘图软件和传输软件,所以多数企业采用方案二,并且宏程序可以减少程序段、出错率低、简化程序、提高加工生产率。某些角度来看宏程序是数控机床的一个发展方向。文中首先从圆锥曲线的编程思路进行剖析,其次对数控车床上宏程序的应用给出了实际案例的分析和示范。
  1宏程序编程思路
  1.1 椭圆宏程序和抛物线宏程序编写思路
  宏程序在编写时,首行要进行图纸分析,坐标点计算;其次要对本圆锥曲线赋初始变量,将圆锥曲线分成若干条线段,用直线拟合该曲线进行加工。由于通常在数控车床上出现频率最高的是椭圆和抛物线,故本文将对椭圆和抛物线进行详细介绍。
  编写加工程序,如果程序比较复杂,用的变量相对比较多,要使用子程序简化主程序;按一定的步进让变量进行有规律的变化;用户宏程序可以通过WHILE语句进行编程,可以简化程序,提高生产效率。
  (1)椭圆宏程序编程思路。
  用户宏程序编写椭圆时,首先给初始变量赋值,#1=a,#2=b,#3=Z,其中a为椭圆短半轴(X向),b为椭圆长半轴(Z向),Z为Z轴的起始变量(椭圆圆心到椭圆起始点距离);其次编写条件语,WHILE[条件表达式]D0m(m=1、2、3),其中WHILE是当语句,条件表达式一般是Z轴的起始变量与椭圆的终止点进行比较,判断条件语句与ENDm(m=1、2、3)之间的赋值变化是否成立,若条件成立,则执行当前循环语句体进以拟合加工,若条件不成立,则执行ENDm(m=1、2、3)下一条程序段,退出宏程序(或赋值变化无穷大则称为死循环)。然后编写X轴的变量,此处根据椭圆的标准方程x2/a2+z2/b2=1,导出x=a,应用到用户宏程序时我们应写成#4=#1*/#2,其中#4为X向变量。再次我们要进行拟合加工G01X[2*#4]Z[#3-C]F0.1,G01进行拟合加工,其中[2*#4]是将半值变成直径值,此位置还应注意,椭圆的圆心无论在什么位置,我们将在此处发生变化,如果在工件回转中心上我们就直接写成[2*#4];如果椭圆的圆心在回转中心外又没超出外轮廓且图纸上明确标出回转中心到椭圆中心的距离时,此处得写成[2*椭圆圆心到回转体中心的距离+2*#4];如果椭圆的圆心在转回中心外超出外轮廓且图纸上明确标出回转中心到椭圆中心的距离时,此处得写成[2*椭圆圆心到回转体中心的距离-2*#4],[#3-C]是将理论原点偏移到实际工件原点上,C为椭圆圆心到椭圆起始点距离。F0.1是工件每转一周刀具所产生的位移量。#3=#3-0.1,每次步进的距离为0.1是Z轴方向的变化量,最后我们将循环语体结束EMDm(m=1、2、3),结束椭圆的宏程序编写。
  (2)抛物线宏程序编程思路。
  抛物线编写的思路与椭圆思路一致,主要区别在于变量赋值等过程,其中在变量赋值进将#1=0为X轴的变量,#2=0为Z轴的变量,WHILE语句中表达式是以Z轴的起始变量和抛物线终点坐标进行比较进行加工,WHILE下一句我们写#2=抛物线方程,拟合加工时也有抛物线在工件不同的三种位置,其思路与椭圆一致。#1=#1+0.1,每次步进的距离为0.1是X轴方向的变化量,将循环语体结束EMDm,结束抛物线的宏程序编写。
  以上是圆锥线中常见的椭圆和抛物线用户宏程序的编程思路,在文中后面的案例中进行了详细地应用阐述,主要目的在于抛砖引玉,希望给读者更多的启示和启发,使得数控车床通过拟合加工使其加工过程更加自动化和智能化,更加适应机械行业的发展需求。
  1.2 椭圆和抛物线在编程时注意事项
  手工编程加工圆锥曲线时,G代码指令没有加工圆锥曲线的插补指令,所以很难编写;利用用户宏程序编制编程,在装夹允许下,即可以加工任意圆锥曲线。但在编制用户宏程序时由于参数变量和加工质量达不到图纸要求,所以在编写宏程序时要注意以下几点:
  (1)FANUC Series 0i Mate――TC数控车系中使用用户宏程序,内、外径粗车循环G71中不能编写用户宏程序,只能在封闭切削复合循环G73中进行应用宏程序;也可以利用子程序编写用户宏程序。
  (2) 步进的大小与加工出零件的粗糙有关,步进越小加工出来的表面质量越好,但步进小会让系统工作量增大,影响加工效率,所以在满足图纸的要求下,尽量增大步进。
  (3) 椭圆圆心、抛物线轴线与工件回转中心不同时,则需要将实际工件原点偏移到理论原点上,拟合加工时再偏回实际坐标原点,这样有利于手工编程。
  (4) 加工不同的椭圆和抛物线,只需将变量值和条件更改,即要加工不同的椭圆和抛物线。
  (5) 加工在某一角度范围内的椭圆或双曲线,我们只是把变量赋值成起始角度和终止角度,条件的比较只是比较是不是到达终止角度,X和Z的变量用参数方程编制,即三角函数。之后用G01拟合加工。
  (6)当我们编写完宏程序时,我们可以对程序进行验算,即把参数起始变量的数值和终始数值代入循环语句体中,检验是不是图纸上的起始点与终止点(Z向)。
  (7)WHILE语句中Dom和ENDm是成对出现,在编写过程中它们不可以交叉出现。
  2宏程序载入数控车床
  以前数控车床上没有开发应用用户宏程序,当我们遇到回转体零件中带有圆锥曲线进行加工时,我们一般采用计算机CAD/CAM来对一段圆锥曲线找上百个坐标点用直线插补G01指令进行编写,随着科技的发展我们现在可以用CAD/CAM画完图后生成数控程序传输到数控系统中进行加工,而较常见的圆锥曲线我们则采用手工编程。为了减少程序,解放程序员的编程时间,提高生产率,现在将用户宏程序载入到了数控系统中。它让圆锥曲线在数控车床上编写更加方便和容易。
  在用户宏程序本体中,能使用变量且可以给变量赋值,并且变量间可以运算,程序可以跳转;而普通程序中,只能指定常量,常量之间不能运算,程序只能顺序执行,不能跳转,因此功能是固定的,不能变化。用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能,在圆锥曲线工件的加工中巧用宏程序将起到事半功倍的效果。两者的结合,更加扩大了数控车床的功能,完善了手工编程的不足。
  3实用案例分析
  本文通过三个典型案例的应用与分析,集中描述了椭圆和抛物线在数控车床上的应用,分析了椭圆与抛物线在不同位置上的应用,介于三个案例的圆锥曲线不同,定义参数变量略不同的情况下,编写用户宏程序。本文针对三个典型的椭圆和抛物线用户宏程序的实用案例,进行分析在不同位置上用用户宏程序的应用。
  3.1 椭圆宏程序案例
  编制一个车削加工如图一所示带有椭圆的轴类零件的通用程序,椭圆方程为:x2/a2+z2/b2=1,椭圆短半轴为a,长半轴为b,使用变量编制此程序。
  根据图1轴进行工艺分析:车削图一椭圆回转体零件,一般先把工件坐标原点偏置到椭圆圆心上,然后采用拟合法,在Z向步距做自变时,X作为Z的函数(x=a)。图一由圆锥曲面、外圆柱面及圆弧面组成,在加工此零件时一定要进行锐角倒钝。此图的程序只针对椭圆进行编辑通用用户宏程序,其它部分是我们常用的插补指令所以此部分省略。首先对椭圆的变量进行赋值,通过WHILE语句进行拟合加工。此零件自右端加工致左端一次加工,加工完毕后要保证工件的总长,在满足图线的要求情况下进行对工件切断,在切断过程把反倒角同时进行加工。
  根据工艺分析,得出部分坐标点值1(0,0),2(26,-35.5928),3(38,-45.9228)。
  程序:
  00001;程序名
  G97 M03 S1500T0101;恒线速取消、主轴转速为1500r/min、90°外圆车刀
  G96 S150;恒线速为150M/min
  …
  # 1 = 22.5;短半轴(X向)
  # 2 = 15;长半轴(Z向)
  # 3 = 15;Z轴起始变量
  WHILE[# 23 GE 0]DO1;WHILE循环语句
  # 4 = #1* SQRT [ # 2 * # 2 - # 3 * # 3] / #2;椭圆任一点X半径坐标值
  G01 X [ 2 * #4] Z [ # 3 - 15 ]; 拟合加工,2*#4是把半径编程变为直径编程,#3-15是把理论原点偏移到实际工件原点
  # 3 = # 3 - 0.06;步进距离
  END1;循环语句结束
  # 5 = 22.5;短半轴(X向)
  # 6 = 29;长半轴(Z向)
  # 7 = 0; Z轴起始变量
  WHILE [# 7 GE-20.5928 ] DO2; WHILE循环语句
  # 8 = #5 * SQRT [ # 6 * # 6 - # 7 * # 7 ] / #6;椭圆任一点X半径坐标值
  G01X [2 * # 8 ] Z [ # 7 - 15 ]; 拟合加工
  # 7 = # 7 - 0.06;设定Z轴的步距为0.06
  END2
  …
  3.2 抛物线宏程序案例
  编制一个车削加工如图二所示带有抛物线类的回转体轴类零件的通用程序,使用变量编制此程序。
  根据图2轴套进行工艺分析:车削图二抛物线回转体零件,假设工件原点在对称轴线的顶点上,然后采用拟合法,在X向步距做自变时,Z作为X的函数。图二由外圆柱表面、内圆锥曲面、内圆柱表面、内切槽及内螺纹组成,在加工此零件时一定要进行锐角倒钝。此图我们应先粗、精加工内轮廓,抛物线处在加工时加工成锥面,之后我们单独编写一个宏程序进行精加工抛物线,内轮廓加工完以后我们进行加工内槽5X2,最后加工内螺纹M24。外轮廓我们做一个M24胎具配合起来加工外轮廓。此程序只写抛物线的精加工程序。
  根据工艺分析,得出部分坐标点值1(36.683,0),2(20,-20)。
  …
  # 1 = 18.3415; X向距离
  # 2 = 24.064;Z向距离
  # 3 = 24.064;Z轴起始尺寸
  WHILE [ # 3 GE 4.064 ] DO1; 判定Z轴是否到终点
  # 4 = SQRT [8.33277 * # 3 ]; 任意一点抛物线上的X坐标值(8.3327是2×P准线后得来的)
  G01 X [ 2*# 4+2*4.181 ] Z [ # 3 - 24.064] F0.1;拟合加工,2*#4是把半径编程变为直径编程2*4.181是抛物线到工件回转让心的直线距离; #3-15是把理论原点偏移到实际工件原点
  # 3 = # 3 - 0.06; 定Z轴的步距为0.06
  END1;循环结束
  …
  3.3 椭圆和抛物线宏程序案例
  编制一个车削加工如图三所示带有椭圆又有抛物线的回转体轴类零件的通用程序,使用变量编制此程序。椭圆标准方程为:x2/a2+z2/b2=1,椭圆短半轴为a,长短半轴为b;抛物线方程为:z=-x2/10,使用变量编制此程序。
  根据图3典型轴进行工艺分析:车削图三带圆锥曲线的回转体零件,一般先把工件坐标原点偏置到圆锥曲线的圆心上,然后采用拟合法,在Z向步距做自变时,X作为Z的函数。图三由圆锥曲面、圆柱面、圆锥面、圆弧面组成,在加工此零件时一定要进行锐角倒钝。首先对圆锥曲线中设定变量并进行赋值,通过WHILE语句进行拟合加工。此工件我们自右向左加工,达到图纸要求时,在切断过程把反倒角同时进行加工。
  根据工艺分析,得出部分坐标点值1(0,0)2(20,-10)3(30,-28.047),4(30,-51.647)。
  图3典型轴
  程序
  00003;程序名
  G97 M03 S1500 T0101; 恒线速取消、主轴转速为1500r/min、90°外圆车刀
  G96 S150;恒线速为150M/min

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