在数控车床加工中的应用

1、国家职业资格全国统一鉴定数控车工论文 论文题目：非圆曲线使用宏程序在数控机床的编程方法 姓 名： 魏 浩 身份证号：X 所在省市：陕西省西安市 所在单位：西安西电高压开关有限责任公司 非圆曲线使用宏程序在数控机床的编程方法 姓名 魏浩 单位 西安西电高压开关有限责任公司【摘 要】：本文详细讲述了数控车床运用宏程序加工一些非圆曲线（如椭圆曲线、抛物线、双曲线和渐开线等）。分析设计了宏程序的编程步骤，总结出宏程序编写的通用模板，并对其他数控系统加工非圆曲线形状的工件也有重要的参考价值。使复杂轮廓的编程变得简单快捷有规律。【关键字】：数控车床 宏程序 椭圆 一 宏程序的了解宏程序的分类B类宏程序由于

2、现在B类宏程序的大量使用,很多书都进行了介绍这里我就不再重复了,但在一些老系统中,比如Fanuc0i系统中由于它的MDI键盘上没有公式符号,连最简单的等于号都没有,为此如果应用B类宏程序的话就只能在计算机上编好再通过RSN-32接口传输的数控系统中,可是如果我们没有PC机和RSN-32电缆的话怎么办呢,那么只有通过A类宏程序来进行宏程序编制了,下面我介绍一下A类宏的引用A类宏程序A类宏是用G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx或G65 Hxx P#xx Qxx Rxx格式输入的xx的意思就是数值,是以um级的量输入的,比如你输入100那就是0.1MM.#xx就是变量号,关于变量是什么意思

3、再不知道的的话我也就没治了,不过还是教一下吧,变量号就是把数值代入到一个固定的地址中,固定的地址就是变量,一般OTD系统中有#0#100#149#500#531关闭电源时变量#100#149被初始化成“空”，而变量#500#531保持数据.我们如果说#100=30那么现在#100地址内的数据就是30了,就是这么简单.好现在我来说一下H代码,大家可以看到A类宏标准格式中#xx和xx都是数值,而G65表示使用A类宏,那么这个H就是要表示各个数值和变量号内的数值或者各个变量号内的数值与其他变量号内的数值之间要进行一个什么运算,可以说你了解了H代码A类宏程序你基本就可以应用了。二、运用宏程序加工非圆曲

4、线（一）用椭圆的标准方程编写宏程序椭圆的标准方（(图1)长半轴为20mm，短半轴为10mm，椭圆中心在坐标系原点），宏程序编制中，编程坐标系是Z 、X 轴，所以在应用椭圆标准方程或参数方程时，要从X、Y轴相应转换为编程坐标系中的Z 、X轴。如上例椭圆在X、Z坐标系中的标准方程则为：(图2) 。变量编程时，注意椭圆上点的坐标在椭圆坐标系和在编程坐标系中的不同表达，两者之间的联系在于椭圆原点在编程坐标系中的值。椭圆坐标系原点在椭圆圆心，编程坐标系及原点是由编程者设定，因此要将椭圆圆心的位置转换到编程坐标系中。 图一 图二椭圆在零件图素中的典型类型有四种如表1-1所示类型图形方程凸椭圆凹椭圆半椭圆旋

5、转椭圆 1-1 1.凸椭圆宏程序的编程方法方程式为长轴为a短轴为b，我们用Z值代表X轴公式化简为X=b/a,因此如图3所示椭圆公式可转换为X=1/2,Z值在椭圆坐标系中的变化范围为（19，-19）。因此我们就建立了一个关于XZ的等式X随Z轴的变化而变化，且一个Z值相对应一个唯一的X值。 图3分析：（1）为什么用Z转换X而不是相反的？如图所示椭圆，X向Z轴负方向的变化时先递增后递减，Z为递减.如果用X表示Z怎可能出现一个X值对应两个Z值，所以在编程时会比较复杂。用Z表示X则他们对应都是唯一的。（2）编程时如何将椭圆坐标系转换在编程坐标系中我们在编程宏程序时，以工件的端面中心为编程原点，如果我们直

6、接以椭圆方程编程，走刀路线为图4所示曲线a，所以我们把曲线a的所有点x值向上偏移5，Z值向负方向偏移29，就可以实现b曲线。图4编程（图3）：O0001:G98 M03 S1000 T0101:M08G0 X16.24 Z1G1 Z-10 F200#1=19WHILE#1GE-19DO1 #2变化区间为（19，-19）#2=1/2SQRT400-#1#1 G01 X2#2+5 Z #1-29 A偏移5，Z偏移-29#1=#1-0.1 Z每次递减0.1mmEND1G1W-10G0X30G28X100Z100M302.凹椭圆宏程序的编程方法凹椭圆与凸椭圆编程原理基本一样，突椭圆取一二象限椭圆凹椭圆

7、取三四象限椭圆，在凸椭圆的讲解中编写的程序为精加工程序，下面分析宏程序如何应用在固定循环中图5分析：图5中的椭圆的圆心坐标在编程坐标系中的坐标点为（20，-25），因此椭圆在X轴的偏移量为20，Z为-25.定义毛坯32100mm编程：O0001G98 M03 S1000 T0101M08G0 X35 Z0G73 U6 R6G73 P10 Q20 U0.5 W0 F300N10 G0X30 Z0G1Z-7 F80#1=17.05WHILE#1GE-17.05 DO1 #2=1/2SQRT400-#1#1G01 X-2#2+40 Z #1-25 #1=#1-0.1 END1N20 G1Z-50G7

8、0 P10 Q20G28 U1 W1M30 分析：X-2#2+40 为什么为-2？凹椭圆取三四象限内的曲线，在椭圆坐标系中X值全为负值，所以为-2X,凸椭圆相反。3.半椭圆的宏程序编程方法 半椭圆的特点时，刚好是椭圆的一般，XZ的走刀都是递增的，所以可以套用G90粗车，去除余量后只需一刀精车，大大省略了空走刀，提高加工效率。套用G90时应考虑走刀路线由大往 小，所以椭圆X值递减，值递增。套用G90时用X表示Z比较合理，X每次递减1mm，背吃刀量均匀。用X表示Z公式为Z=a/bSQRTb2-X2。G90为圆柱面或圆锥面切削循环如图6 图6G0X50Z2G90X48Z-20F200 X46X44X

9、42X40.G0X100Z100M30编程（图7）：O0001G98 M03 S1000 T0101M08G0X22Z1#1=10 图7WHILE#1GE0 DO1#2=2SQRT100-#1#1G90 X#12+1 Z#2-19 F200#1=#1-2END1G00X30Z1#3=20WHILE#3GE0DO2 #4=1/2SQRT400-#3#3G1 X#42 Z#3-20 F100#3=#3-0.1END2G0X100Z100M30分析：G90 X#12+1 Z#2-19 半椭圆的圆心坐标为（0，-20），#12+1表示将椭圆向上平移1mm，相当于X直径方向留1mm余量。#2-19表示将

10、椭圆圆心向Z轴负方向偏移19mm，Z向留1mm余量。4.旋转椭圆宏程序的编程方法旋转椭圆（图8）应该采用坐标系的平移和角度变换进行计算，如果采用三角函数计算椭圆起点和终点，会造成一定的计算误差。椭圆在NOM坐标系中的值通过三角函数关系推导出在编程坐标系中相对应的值，总结出它们的关系式.数学计算：选椭圆上任意一点A需要推导出AF,AE,AC,AB之间的关系式。由图可知：X=AE,Z=AF,M=AC,N=AB在AJB和BOK AE=AJ+JE =AJ+BK AJ=ABCOS BK=BOSIN =ACSIN 将代入中可得：X=AE=ABCOS+ACSIN则X=NCOS+MSINAF=OE =OK-E

11、K OK=OBCOS EK=JB =ABSIN 将代入中可得： 图8 Z=OBCOS- ABSIN则：Y=MCOS- NSIN由上面几何推到可知：X= MSIN+NCOSY= COS- NMSIN编程（图9）：O0001T0101G98 M03 S800G00 X0 Z8G73 W8 R8G73 P10 Q20 U0 W0.3 F100N10 G0 X0 Z0G01 X16.2#1=10.91 WHILE#1LE10.33DO1 #2=3.2/13SQRT1313-#1#1 #3=#2SIN28+#1COS 28#4=#2COS28- #1SIN28G01 X#32+33.94 Z#4-6.6

12、58#1=#10.01END1G02X58.3 Z-10.55 R3G01X69.1 图9G03X70.7 Z-11.35 R0.8N20G1X80 G79 P10 Q20 G00X100 Z100M30（二）运用椭圆的参数方程编写宏程序椭圆的参数方程为，椭圆编程时，和圆弧一样由顺时针和逆时针之分，顺时针椭圆旋转角为正值，逆时针为负值，简单来说就是顺正逆负。图10为正角度椭圆。编程（图10）：O0001G98 T0101 M03S900G0X0 Z1G1Z0F100 #1=0WHILE#1LE122DO1 图10#2=20sin#1 方程：#3=20cos#1 G1X#2 Z#3-20#1=#1+0.5 END1G28