基于GSK980TD广州数控系统宏程序的研究与实现

基于GSK980TD广州数控系统宏程序的研究与实现摘要：本文以加工椭圆为例，介绍了应用GSK980TD数控系统的宏程序功能来完成椭圆车削加工的编程方法和技巧，该方法同样适用于抛物线等非圆曲线的编程加工。关键词：GSK980TD数控车床宏程序车削加工0引言在历年的广东省数控技能竞赛中，都会遇到包含有椭圆、抛物线等非圆曲线的零件。对这类零件的手工编程，常使用宏程序功能来完成。GSK980TD广州数控车削系统的宏程序属于A类，直观性和可读性比B类宏程序差，实际生产中较少使用，鲜有书籍介绍到它。但广州数控系统在华南地区占有率很高，在技能竞赛时往往会选用它进行参赛。笔者总结多次指导学生参加技能竞赛在GSK980TD宏程序上的应用心得，以期与同行交流提高。1GSK980TD数控系统宏程序概述宏程序实质是含有变量的子程序。在GSK980TD数控系统中，调用宏程序的方法与调用子程序的方法相同，其格式是M98P_（式中P后跟的数字为被调用宏程序的程序号）；宏程序本体的编写格式与子程序的编写格式也相同：以程序号开始，用M99结束。在GSK980TD数控系统的宏程序中，表达各种数学运算和逻辑关系是通过“G65Hm”格式的宏指令来表达的，例如要表达#201、#202和#205三个变量的加法运算关系时，就要写成：“G65H02P#205Q#201R#202；”。2编制椭圆宏程序的步骤和方法2.1根据图纸尺寸，列出椭圆方程在解析几何学中，表达椭圆曲线的方程有两种：标准方程1（ab0）和参数方程x=acos？渍、y=bsin？渍（ab0，？渍为椭圆的离心角）。标准方程使用的是直角坐标系，参数方程使用的是极坐标系。从加工精度、程序的数据量和加工效率出发，在数控车床上编制椭圆宏程序时采用极坐标方程来编程，具有计算方便、无需作任何判断就可自动过象限、终点判别简单、实时性好的优点。2.2选定自变量在椭圆的参数方程中，每一个具体的角度值？渍都有一个对应的Y或X值，因此一般采用角度值？渍作为自变量。2.3进行坐标轴转换，确定椭圆的宏表达式由于数控车床的编程坐标系是Z、X轴，因此要进行坐标轴转换，把椭圆的标准方程或参数方程中的X、Y轴相应转换为数控车床编程坐标系中的Z、X轴。又由于在数控车床编程中X向多采用直径编程，故椭圆的宏表达式变换为：z=acos？渍，x=（bsin？渍）2。2.4确定椭圆圆心相对于编程坐标系原点的偏离量在实际加工中，椭圆的圆心相对于工件坐标系原点的位置有多种形式，如椭圆的圆心与工件坐标系的原点重合、椭圆的圆心在工件坐标系的任意位置上，分别如图1（a）和（b）所示。因此需考虑椭圆的圆心与工件坐标系原点的相对位置关系，从而确定椭圆圆心相对于工件原点的偏离量，以正确表达椭圆上的点在工件坐标系中的坐标值。当椭圆的圆心偏离工件坐标系原点时，则椭圆的宏表达式变为：z=acos？渍-z0x=（bsin？渍-x0）2其中，x0、z0为椭圆的圆心坐标。（a）椭圆圆心与工件（b）椭圆圆心偏离工件坐标系原点重合坐标原点图1椭圆圆心在工件坐标系中的位置2.5确定椭圆的加工轨迹2.5.1粗车椭圆的加工路线。粗车椭圆的切削进给路线有阶梯式和仿形式两种，分别如图2（a）和图2（b）所示。阶梯式走刀法的切削效率高，适用于粗车外凸型的椭圆；仿形式走刀法适用于粗车内凹型的椭圆。（a）阶梯式走刀法粗车椭圆（b）仿形式走刀法粗车椭圆图2粗车椭圆的加工路线2.5.2确定精车椭圆的加工路线。由于精车零件的加工路线原则上是沿零件轮廓顺序走刀来完成，因此精车椭圆的加工路线是：以角度值？渍为自变量，根据椭圆的参数方程利用角度的微小变化来拟合椭圆的最终轮廓表面。2.6确定构成循环的条件，明确加工范围在宏程序的编制中，终点判别是很重要的，它控制着循环语句的执行。采用极坐标编程时，以角度值？渍为自变量，构成循环的条件是椭圆的离心角？渍，并需确定该值的加工范围。加工如图2所示的椭圆，以角度值？渍为自变量，采用阶梯式粗车路线的起始角度是90，终止角度是0，角度变化从90变化到0；采用仿形式粗车路线的起始角度是0，终止角度是90，角度变化从0变化到90；而精车椭圆的起始角度是0，终止角度是90，角度的变化从0变化到90。3椭圆宏程序的设计实例使用GSK980TD系统的数控车床编程加工如图3所示的零件。根据图上尺寸，建立宏程序的表达式为：z=12.5cos？渍x=2（20sin？渍）加工图3椭圆的部分加工程序如下：O1000；G65H01P#203Q12500；定义椭圆短半轴G65H01P#204Q15000；定义椭圆长半轴G65H01P#205Q5000；定义粗车角度分量值G65H01P#206Q1000；定义精车角度分量值G65H01P#207Q0；定义椭圆的起点角度G65H01P#208Q90000；定义椭圆的终点角度G65H01P#211Q0；定义椭圆起始点的X坐标G65H01P#212Q0；定义椭圆起始点的Z坐标G90X#201Z#202F0.2；依据运算结果，阶梯式粗车椭圆G65H03P#200Q#200R#205；#200=#200-#205（粗车角度分量递减）G65H85P3Q#200R#207；条件判别#2000o？4编制椭圆宏程序的几个注意要点和技巧4.1变量值不带小数点时，单位是0.001mm或0.001。4.2自变量的初始值要放在循环语句的外部，不可放在循环内，否则没有计算结果，系统永远执行初始值，成为死循环。4.3椭圆的加工精度与编程时所选择的角度增量值有关。角度增量值越小，加工精度越高；但是减少角度增量值会造成数控系统工作量加大，运算繁忙，影响进给速度的提高，从而降低加工效率。因此必须根据加工要求合理选择角度增量值。一般在满足加工要求前提下，尽可能选取较大的角度增量值。4.4灵活地与子程序结合使用，可进一步简化程序和提高编程效率。5结束语宏程序是数控技能竞赛的主要知识点之一。GSK980TD数控系统的宏程序虽比较繁琐难懂，但掌握了它的编程方法和技巧，也能很好地完成如椭圆、抛物线等非圆曲线的手工编程工作。参考文献：1张棉好.椭圆数控编程参数的合理选择及宏程序实现.机械制造，2007（6），34-36.2