SIEMENS系统参数编程在数控加工中的应用.doc

SIEMENS系统参数编程在数控加工中的应用摘要 文章以等速螺线凸轮轮廓曲线的加工，菱形均布的网格孔系的加工，圆周均布孔系的加工，槽轮轮廓曲线的加工为例，阐述了R参数与SINUMERIK840D/810D系统的固定循环功能指令、坐标变换功能指令相结合编程在数控加工中的应用。文章涉及了R参数编程的相关知识以及固定循环功能、坐标变换功能中的相关指令。关键词 R参数编程；非圆曲线；孔加工样式循环；坐标旋转前言SIEMENS数控系统是目前我国数控机床上采用较多的数控系统之一，其中SINUMERIK840D/810D系列主要用于数控铣床和加工中心，该系统为用户提供了众多的系统功能，供用户在数控编程、加工中使用。SINUMERIK840D/810D系统的固定循环功能十分强大，分为孔加工固定循环、孔加工样式循环、铣削循环三类，用于孔加工（钻孔、镗孔、攻螺纹等）、直线均布和圆周均布孔系加工以及圆弧阵列槽、环形槽、矩形槽、圆形槽的铣削。使用固定循环编程时，在对相关参数正确赋值的基础上，通过调用固定循环指令，用一到两个程序段就可以完成全部的加工动作。SINUMERIK840D/810D系统提供的坐标变换功能指令（可编程平移、旋转、比例缩放、镜像等）可根据零件的结构特点，对当前工件坐标系原点的位置、坐标轴的方向等进行变换，与子程序编程结合使用，能大大地减少编程计算的工作量，使复杂工件的程序简化。为了提高程序的灵活性和适应性，SIEMENS系统中为用户提供了与FANUC系统中的“用户宏程序”编程功能相似的参数编程功能，对数控系统功能进行进一步的扩展，通过对R参数进行赋值、运算等处理，使程序实现一些有规律变化的动作，从而实现非圆曲线轮廓的加工，以及由直线、圆弧、非圆曲线作为母线形成的空间曲面的加工。此外，将R参数与上述固定循环功能指令和坐标变换功能指令结合使用，还可以达到进一步简化编程的效果。51 R参数用于非圆曲线加工数控加工中把除直线与圆弧之外可以用数学方程式表达的平面轮廓曲线，称为非圆曲线。零件上常见的非圆曲线有二次曲线（椭圆、双曲线、抛物线），圆的渐开线、摆线，螺旋线，函数曲线（正弦、余弦、正切、余切曲线等）等。在不具备非圆曲线插补功能的数控系统中加工这类曲线，常用直线或圆弧逼近的数学方法来处理。这时，需要计算出相邻二逼近直线或圆弧的节点坐标。数控编程中，将这些不断变化的节点坐标设为变量，在SIEMENS系统中变量用R参数表示。例：用R参数编写如图1等速螺线凸轮轮廓加工程序，该曲线的极坐标方程为：，。编程分析 根据曲线方程的形式，编程中宜采用极坐标方式指定节点的坐标值，即以极坐标半径和极坐标角度来确定点的位置。以上半段为例，以凸轮转角为自变量，将凸轮曲线按角度分为180段，用直线段拟合该曲线，相邻二逼近直线的节点坐标中，极坐标角度增量为1，极坐标半径由公式=40+20/180*计算得出，加工程序如下：AB01MPF；G111 X0 Y0；（设定极坐标系原点，极坐标生效）R1=0；（轮廓起始点极坐标角度初值）R2=40；（极坐标半径初值）R3=180；（上半段曲线角度终值，下半段起始值）R4=60；（上半段极坐标半径终值，下半段起始值）MA1：G42 G01 AP=R1 RP=R2 F100；R1=R1+1；（角度值以1递增）R2=40+20/180*R1；（计算终点的极坐标半径）IF R1R3 GOTOB MA1；（循环加工上半段）MA2：G01 AP=R3 RP=R4；R3=R3+1；（角度值以1递增）R4=40+20/180*（360R3）；（计算终点的极坐标半径）IF R3= 360 GOTOB MA2；（循环加工下半段）G40 G01 X70 Y0；2 R参数在孔加工样式循环中的应用21直线均布孔系样式循环指令格式：HOLES1（SPCA，SPCO，STA1，FDIS，DBH，NUM）；直线均布孔系样式循环用于加工直线均布孔，在加工时首先要用MCALL指令以模态方式调用单个孔加工循环，再根据孔的分布情况设定直线均布孔循环的各项参数，最后用MCALL取消循环。循环参数可以设置为变量，通过调用循环及进行简单的变量运算，可加工矩形均布或菱形均布的网格孔。例：试用R参数及钻孔样式循环编写如图2所示菱形均布网格孔系的加工程序，孔加工循环采用CYCLE81，通孔深为20mm。编程分析 建立如图工件坐标系，根据循环指令中各参数的定义设定各项参数：排孔参考起始点的横坐标SPCA=0；四排孔参考起始点的纵坐标SPCO设为变量R1，R1的初值为0，终值为45，递增量为15；排孔的中心连线与横坐标的夹角STA1=15；第一个孔到参考起始点的距离FDIS=0；孔间距DBH=15；每排孔数NUM=6。AB02MPF;R1=0；（参考起始点的纵坐标SPCO设为变量，赋初值）MCALL CYCLE81（10，0，3，-25）；（模态调用单个孔加工循环）MA1：HOLES1（0，R1，-15，0，15，6）；（调用孔加工样式循环，设定各参数）R1=R1+15；（ SPCO的递增量为15）IF R145 GOTOB MA1；（条件判别， SPCO值大于45时，循环结束）MCALL；（取消孔加工循环的模态调用）22圆周均布孔样式循环指令格式：HOLES2（CPA，CPO，RAD，STA1，INDA，NUM）；圆周均布孔样式循环与孔加工固定循环（CYCLE8 ）联用可用于加工沿圆周均布的一圈孔。同样可将循环参数设置为变量，加工圆周均布孔系。例 试用R参数及钻孔样式循环编写如图3所示圆周均布孔系的加工程序，孔加工循环采用CYCLE81，通孔深为20mm。编程分析 根据图示工件坐标系设定循环指令中的各项参数：圆周孔均布中心点的横坐标CPA=0；圆周孔均布中心点的纵坐标CPO=0；根据四圈孔的分布情况，将每圈孔的圆周均布半径RAD设为变量R1，R1的初值为50，终值为20，递减量为10；将每圈孔的起始角度STA1设为变量R2，R2的初值为0，终值为90，递增量为30；每圈孔的增量角INDA=60，孔数NUM=6。AB03MPF;R1=50；（孔的圆周均布半径RAD设为变量，赋初值）R2=0；（圆周均布孔的起始角度STA1设为变量，赋初值）MCALL CYCLE81（10，0，3，-25，）；（模态调用单个孔加工循环）MA1：HOLES2（0，0，R1，R2，60，6）；（调用孔加工样式循环，设定各参数）R1=R110；（RAD每次递减10）R2=R230；（STA1每次递增30）IF R120 GOTOB MA1；（条件判别， RAD值小于20时，循环结束）MCALL；（取消孔加工循环的模态调用）3 R参数在坐标系旋转指令编程中的应用31坐标系旋转（ROT，AROT）指令格式：ROT RPL= ；（绝对可编程旋转）AROT RPL= ；（附加可编程旋转）ROT；（旋转取消）RPL 表示坐标系在平面内旋转的角度。旋转角度的零度方向为第一轴的正方向，从旋转轴的正方向向该平面看，逆时针方向为正方向。例 试用坐标旋转指令编写如图4所示槽轮轮廓的加工程序。编程分析 按题意将槽轮轮廓曲线均匀分成六段，将其中的一段轨迹（如图5所示）的加工程序编写在子程序中，通过先进行坐标系旋转，再调用子程序的方式进行轮廓的铣削加工。为达到进一步简化编程的目的，采用R参数编程，将旋转角度设为变量R1，坐标旋转指令为ROT RPL=R1，R1的初值为0，终值为-300，递增量为-60。AB04MPF；（主程序）L01P2；（调用子程序两次）L01SPF；（子程序）G91G01Z-5；（Z向分层切削，每次切深5mm）G90 R1=0；（旋转角度赋初值）MA1：ROT RPL=R1；（工件坐标系旋转）L02；（调用轮廓加工子程序）ROT；（取消旋转）R1=R160；（旋转角度以-60递增）IF R1-300 GOTOB MA1；（循环加工轮廓曲线）RET；L02SPF；（轮廓加工子程序）结束语R参数编程功能是SINUMERIK系统制造厂家为用户提供的在数控系统平台上进行二次开发的工具，使用户可以对数控系统进行一定的功能扩展。尽管相比较其他同档次的数控系统而言，SINUMERIK840D/810D系统所提供的软件功能已相当强大，但R参数编程