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摘 要:本文针对GSK980TD系统的A类宏程序编程加以详细分析,重点分析利用G65编写端面椭圆的编程步骤,既用宏程序指令表示椭圆方程,以类似G73平行分刀的走刀路线进行加工,从而提高工件形状精度和表面质量。
关键词:数控大赛 GSK980TD系統 宏程序 椭圆 A类宏G65指令
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0023-02
近年来,全国数控大赛广泛举行,各级职业技术院校都积极参加,数控大赛中应用宏程序变量进行编程,对可以用函数公式描叙的工件轮廓或曲面进行数控加工。宏程序是现代数控系统一个重要的新功能和新方法,也是全国数控技能大赛实操考试主要考核点之一。在数控大赛中,不仅比出成绩,而且选拔出一批优秀的数控技能人才,交流了技艺,激发了数控操作领域从业人员学习和提高自身技能的兴趣和比学赶帮超的积极性,对整体提高各院校数控操作人员技能水平起到重要推动作用。竞赛不仅探索出一条选拔技能人才的道路,并且带动一些地区数控技能实训基地建立,对数控技能人才的培养和成长都将起到积极的推动作用。
因此,我校要利用好这个为技能人才提供展示技能、交流创新的平台。以学校为单位,提高技能,找出弱项,并且根据自己学校机械设备的实际情况有针对性的提高。通过对我校数控车工参赛选手实际操作训练的观摩和研究,并且自己动手操作GSK980TD这套系统,针对利用宏程序车削外圆和端面为椭圆的轮廓形状有了自己的认识和见解。
广东省数控技能大赛车工组参赛选手使用的设备即为GSK980TD系统,而且我校也有这套系统的车床供我校准备参加竞赛的选手练习使用,GSK980TD系统提供了类似于高级语言的宏指令G65,用户宏指令可以实现变量赋值、算术运算、逻辑判断及条件转移,有利于编辑特殊零件的加工程序,如外轮廓线的局部为非圆曲线的情况。非圆曲线还包括抛物线、双曲线等其他几种形式,因为在实际操作中以椭圆加工变数最多,最具有代表性,其中以端面椭圆加工最具难度。本文重点分析端面椭圆的宏程序编写步骤,宏程序就是利用公式来加工工件的,比如说非圆曲线椭圆,如果没有宏程序的话,我们就要逐点算出椭圆曲线上若干个点的坐标,然后慢慢用直线来逼近,但是如果是一个表面光洁度要求很高的工件的话,那么需要计算的点坐标很多,增大了计算量并且编程变得繁琐.可是应用宏程序后,我们可以把椭圆的公式输入到系统中,然后我们给出变量坐标,例如Z坐标,并且每次增加差量,那么宏程序就会自动算出X坐标,并且进行车削,实际上宏在程序中起到的是运算作用。
宏一般分为A类宏和B类宏,A类宏是以G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx 的格式输入的,B类宏的程序则是以直接的公式和语言输入的,和C语言很相似,虽然B类宏的应用比较广,但是在一些老系统中,比如GSK980TD中由于它的MDI的键盘上没有公式符号,为此如应用B类宏程序的话只能在计算机上编好再通过接口传输到数控系统中,但是如果没有PC机和电缆的话,那么只有通过A类宏程序编制了。
下面以凸面椭圆朝上运用GSK980TD系统分析A类宏程序编程原理(图1)。
以端面椭圆为例,加工步骤如下。
1.工艺分析
加工椭圆的工艺分成粗加工和精加工,加工端面椭圆运用极限坐标公式转换成宏程序编程,其走刀路线类似于G73配合G70的粗、精车加工,运用起来比较方便。
2.C刀尖补偿:端面圆弧刀具
数控车刀采用刀尖圆弧补偿进行加工时,刀尖形状和切削时所处位置不同,其补偿量与补偿方向也不同,根据各种刀尖形状和刀尖位置不同数控车刀的刀具切削沿位置共有9种,刀沿位置号如图2。
3.走刀路线
如示意图:粗车为10刀,共切深9.5mm,一刀精车,为0.5mm。一共切深10mm,正好等于椭圆的短半轴长度(图3)。
4.设置坐标系及自变量
根据图纸中所示椭圆形状,为了对刀和编程方便,设置工件右端面为编程坐标中心,图中端面形状为1/2个椭圆轮廓,椭圆的几何中心和编程坐标中心重合,Z轴与X轴存在一定的关系,如极限方程(1),其中长半轴a为24mm,短半轴b为10mm,自变量为椭圆轮廓点的圆心角度。
判断自变量的变化范围。如图走刀路线图所示,第一刀到最后一刀为仿G73平行分刀路线,切削走刀方向是从椭圆外轮廓到椭圆中心(减小刀具振动),自变量圆心角度变化从90°到0°。
对于椭圆的轮廓,其方程有两种形式
1)极限坐标形式
a—X方向椭圆的半轴长
b—Z方向椭圆的半轴长
:椭圆上某点的圆心角
2)直角坐标方程
利用G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx格式将1)极坐标公式转化为宏指令编程如下:
5、编程及解析:
G00 X100 Z100;
M03 S02;
T0101;
G0 X50 Z10;
G65 H01 P#208 Q9500;
(相当于G73中W值,总切削深度)
N1 G65 H01 P#200 Q24000;
(公式1中的a值,赋24)
G65 H01 P#202 Q10000;
(公式1中的 b值,赋10)
G65 H01 P#204 Q90000;
(起始角度公式1中 赋90度)
G65 H01 P#206 Q0;
(终止角度公式1中 赋0度)
N2 G65 H04 P#500 Q2 R#200;
(2a)
G65 H31 P#502 Q#500 R#204;
(x=2a*sin90)
G65 H32 P#504 Q#202 R#204;
(z=b*cos90)
G65 H03 P#506 Q#208 R#504;
(W-Z)
G42 G01 X#502 Z#506;
(刀尖半径右补偿,实际切削)
G65 H03 P#204 Q#204 R500;
(角度累加器,累加角度为0.5度)
G65 H85 P2 Q#204 R#206;
(条件判断是否终止角度)
G40 G00 Z10;
(取消半径补偿,退刀)
X50;
G65 H03 P#208 Q#208 R950;
(深度累加器,变化量为0.95mm)
G65 H85 P1 Q#208 R0;
(判断是否达到深度)
G0X100 Z100;
T0100;
M30;
注:此程序为粗加工,每刀切深0.95,共9.5mm,留了0.5mm的精车余量,精车程序只需在以上程序做些许改动如下:
即将第五行G65 H01 P#208 Q10000;改为G65 H01 P#208 Q0;(其中Q值改为0),其他不变。
如果遇到椭圆加工的其他情况,可以运用数学知识进行坐标转换,其他步骤区别不大。若遇到其他非圆曲线编程,只是在线性公式转换运用宏指令方面有所区别。希望可以给予有需要的人一些参考,帮助其全面地、清晰的认识宏程序,由此提高自己的技能水平。
参考文献
[1] 980TD系统说明书
[2] 机械工程师.2009(3).
[3] 沈建峰.数控车床技能鉴定.北京:化学工业出版社.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词:数控大赛 GSK980TD系統 宏程序 椭圆 A类宏G65指令
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0023-02
近年来,全国数控大赛广泛举行,各级职业技术院校都积极参加,数控大赛中应用宏程序变量进行编程,对可以用函数公式描叙的工件轮廓或曲面进行数控加工。宏程序是现代数控系统一个重要的新功能和新方法,也是全国数控技能大赛实操考试主要考核点之一。在数控大赛中,不仅比出成绩,而且选拔出一批优秀的数控技能人才,交流了技艺,激发了数控操作领域从业人员学习和提高自身技能的兴趣和比学赶帮超的积极性,对整体提高各院校数控操作人员技能水平起到重要推动作用。竞赛不仅探索出一条选拔技能人才的道路,并且带动一些地区数控技能实训基地建立,对数控技能人才的培养和成长都将起到积极的推动作用。
因此,我校要利用好这个为技能人才提供展示技能、交流创新的平台。以学校为单位,提高技能,找出弱项,并且根据自己学校机械设备的实际情况有针对性的提高。通过对我校数控车工参赛选手实际操作训练的观摩和研究,并且自己动手操作GSK980TD这套系统,针对利用宏程序车削外圆和端面为椭圆的轮廓形状有了自己的认识和见解。
广东省数控技能大赛车工组参赛选手使用的设备即为GSK980TD系统,而且我校也有这套系统的车床供我校准备参加竞赛的选手练习使用,GSK980TD系统提供了类似于高级语言的宏指令G65,用户宏指令可以实现变量赋值、算术运算、逻辑判断及条件转移,有利于编辑特殊零件的加工程序,如外轮廓线的局部为非圆曲线的情况。非圆曲线还包括抛物线、双曲线等其他几种形式,因为在实际操作中以椭圆加工变数最多,最具有代表性,其中以端面椭圆加工最具难度。本文重点分析端面椭圆的宏程序编写步骤,宏程序就是利用公式来加工工件的,比如说非圆曲线椭圆,如果没有宏程序的话,我们就要逐点算出椭圆曲线上若干个点的坐标,然后慢慢用直线来逼近,但是如果是一个表面光洁度要求很高的工件的话,那么需要计算的点坐标很多,增大了计算量并且编程变得繁琐.可是应用宏程序后,我们可以把椭圆的公式输入到系统中,然后我们给出变量坐标,例如Z坐标,并且每次增加差量,那么宏程序就会自动算出X坐标,并且进行车削,实际上宏在程序中起到的是运算作用。
宏一般分为A类宏和B类宏,A类宏是以G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx 的格式输入的,B类宏的程序则是以直接的公式和语言输入的,和C语言很相似,虽然B类宏的应用比较广,但是在一些老系统中,比如GSK980TD中由于它的MDI的键盘上没有公式符号,为此如应用B类宏程序的话只能在计算机上编好再通过接口传输到数控系统中,但是如果没有PC机和电缆的话,那么只有通过A类宏程序编制了。
下面以凸面椭圆朝上运用GSK980TD系统分析A类宏程序编程原理(图1)。
以端面椭圆为例,加工步骤如下。
1.工艺分析
加工椭圆的工艺分成粗加工和精加工,加工端面椭圆运用极限坐标公式转换成宏程序编程,其走刀路线类似于G73配合G70的粗、精车加工,运用起来比较方便。
2.C刀尖补偿:端面圆弧刀具
数控车刀采用刀尖圆弧补偿进行加工时,刀尖形状和切削时所处位置不同,其补偿量与补偿方向也不同,根据各种刀尖形状和刀尖位置不同数控车刀的刀具切削沿位置共有9种,刀沿位置号如图2。
3.走刀路线
如示意图:粗车为10刀,共切深9.5mm,一刀精车,为0.5mm。一共切深10mm,正好等于椭圆的短半轴长度(图3)。
4.设置坐标系及自变量
根据图纸中所示椭圆形状,为了对刀和编程方便,设置工件右端面为编程坐标中心,图中端面形状为1/2个椭圆轮廓,椭圆的几何中心和编程坐标中心重合,Z轴与X轴存在一定的关系,如极限方程(1),其中长半轴a为24mm,短半轴b为10mm,自变量为椭圆轮廓点的圆心角度。
判断自变量的变化范围。如图走刀路线图所示,第一刀到最后一刀为仿G73平行分刀路线,切削走刀方向是从椭圆外轮廓到椭圆中心(减小刀具振动),自变量圆心角度变化从90°到0°。
对于椭圆的轮廓,其方程有两种形式
1)极限坐标形式
a—X方向椭圆的半轴长
b—Z方向椭圆的半轴长
:椭圆上某点的圆心角
2)直角坐标方程
利用G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx格式将1)极坐标公式转化为宏指令编程如下:
5、编程及解析:
G00 X100 Z100;
M03 S02;
T0101;
G0 X50 Z10;
G65 H01 P#208 Q9500;
(相当于G73中W值,总切削深度)
N1 G65 H01 P#200 Q24000;
(公式1中的a值,赋24)
G65 H01 P#202 Q10000;
(公式1中的 b值,赋10)
G65 H01 P#204 Q90000;
(起始角度公式1中 赋90度)
G65 H01 P#206 Q0;
(终止角度公式1中 赋0度)
N2 G65 H04 P#500 Q2 R#200;
(2a)
G65 H31 P#502 Q#500 R#204;
(x=2a*sin90)
G65 H32 P#504 Q#202 R#204;
(z=b*cos90)
G65 H03 P#506 Q#208 R#504;
(W-Z)
G42 G01 X#502 Z#506;
(刀尖半径右补偿,实际切削)
G65 H03 P#204 Q#204 R500;
(角度累加器,累加角度为0.5度)
G65 H85 P2 Q#204 R#206;
(条件判断是否终止角度)
G40 G00 Z10;
(取消半径补偿,退刀)
X50;
G65 H03 P#208 Q#208 R950;
(深度累加器,变化量为0.95mm)
G65 H85 P1 Q#208 R0;
(判断是否达到深度)
G0X100 Z100;
T0100;
M30;
注:此程序为粗加工,每刀切深0.95,共9.5mm,留了0.5mm的精车余量,精车程序只需在以上程序做些许改动如下:
即将第五行G65 H01 P#208 Q10000;改为G65 H01 P#208 Q0;(其中Q值改为0),其他不变。
如果遇到椭圆加工的其他情况,可以运用数学知识进行坐标转换,其他步骤区别不大。若遇到其他非圆曲线编程,只是在线性公式转换运用宏指令方面有所区别。希望可以给予有需要的人一些参考,帮助其全面地、清晰的认识宏程序,由此提高自己的技能水平。
参考文献
[1] 980TD系统说明书
[2] 机械工程师.2009(3).
[3] 沈建峰.数控车床技能鉴定.北京:化学工业出版社.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文