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【摘要】轴类零件上一些高精度的曲面如椭圆、正弦曲线等,用普车难以加工,必须采用数控车床才可以加工。本文根据平时加工中总结出的一些经验,简单谈下在广州数控系统数控车床上车削椭圆的一些看法,就编制步骤、宏程序组成、编程实例等几方面进行了探讨。
【关键字】数控加工 椭圆 宏程序 编程
椭圆加工,普通机床很难完成,而数控机床确实能够轻松的加工出来,主要是因为椭圆加工的时候X、Z两坐标是同时变化的,数控机床是通过程序控制的方式来驱动两轴,实现两轴的共同运动。但数控车床只具有直线插补和圆弧插补两种基本插补功能,不具备椭圆插补功能,所以加工椭圆时可以采用直线逼近法的方式进行加工,即把曲线用许多小段的直线来代替,无限接近椭圆轮廓的加工方法。下面选用广州数控980TB数控车削系统,结合教学工作实践谈谈如何巧用宏程序解决椭圆编程问题。
一、椭圆宏程序的编制步骤
1.标准方程。
2.对标准方程进行转化成车床椭圆方程。
3.求值公式推导
有些零件的椭圆中心不在工件原点处,就要根据实际椭圆写出正确的方程。为编程方便,一般用Z作为变量。
二、宏程序组成
1.变量的类型
变量号#0,空变量;变量号#1~#33,局部变量;变量号#100~#109、#500~#999,公共变量;变量号#1000以上,系统变量。
2.变量的运算
定义#1=#2;加法#1=#2+#3、减法#1=#2-#3、乘法#1=#2*#3、除法#1=#2/#3;正弦#1=SIN[#2]、余弦#1=COS[#2]、正切#1=TAN[#2];平方根#1=SQRT[#2]、绝对值#1=ABS[#2]。
3.运算符
EQ(=)、GE(≥)、NE(≠)、LT(<)、GT(>)、LE(≤)。按照优先的先后顺序依次是函数→乘和除运算→加和减运算。
4.条件转移(IF)功能语句
IF[表达式]GOTO n。指定的条件不满足时,转移到标有顺序号n的程序段。
三、980TB系统宏指令加工椭圆曲线编程实例
1.凸椭圆中心不在零件轴线上
例:毛坯直径为Ф40,总长为40,用变量进行编程,经计算椭圆起点的X轴坐标值为10.141。
编程如下:
N10 T0101(1号刀90°尖刀),N15 M03 S800,N20 G00 X41 Z2,N30 G73 U15 R10,N40 G73 P50 Q130 U0.3 F0.15,N50 G42 G01 Z0 F0.1,N70 #1=0(#1代表Z,#1的值为椭圆起点),N75 #2=#1+14(中间量),N80 #3=3+10*SQRT[1-#2*#2/400](#3代表X利用椭圆公式的转换#3用#1表示),N90 G01 X [2*#2] Z [#1](用直线插补指令逼近椭圆),N100 #1=#1-0.1(0.1是步距,这个值越小,直线逼近的椭圆越接近), N110 IF [#1GE-19] GOTO 75(如#1≥终点的Z向坐标-19 ,程序从N75行开始循环), N120 GO1 X39(车端面), N130 G40 G01 X40 Z-20(倒角), N140 G00 X50 Z50(退刀), N150 M03 S1000, N155 G00 X41 Z1(定位),N160 G7O P50 Q130(精车), N170 G00 X100 Z100, N160 M05, N170 M30.
2.极坐标椭圆正弦余弦编程
用极坐标方式标注椭圆,在零件图纸上比较常见的,一般是以角度a标注,标出起始角度和终点角度。这时就需要写出椭圆的极坐标方程,两个方程是X=a·sinα,Z=b·cosα,其中变量是 #1=a,#2=Z,#3=X。
例:a=10,b=20,α=30。所以根据公式得出X=10·SIN30,Z=20·COS30 ??—20。为了编程方便用变量α来表示X、Z。零件分析:毛坯直径为Ф35,总长为50。编程如下:
N10 T0101M3 S800(1号刀90°尖刀), N20 G00 X37 Z2, N30 G73 U18 R13, N40 G73 P50 Q120 U0.3 F0.15, N50 G42 G01 X35 F0.1, N60 G01 Z0, N70 #1=30(#1代表α,#1的值为椭圆起点角度), N75 #2=10*SIN#1(#2代表X变量), N80 #3=20*COS#1-20(#3代表Z变量), N90 G01 X [2*#2] Z [#1](用直线插补指令逼近椭圆), N100 #1=#1+1(1是角度,越小,直线逼近的椭圆越接近), N110 IF [#1LE150] GOTO 75(如#1≤终点角度α150 ,程序从N75行开始循环), N120 GO1 X31(车端面), N140 G00 X50 Z50(退刀), N150 M03 S1000(定位), N155 G00 X36 Z1,N160 G7O P50 Q120(精车),N170 G00 X100 Z100,N160 M05,N170 M30。
以上介绍了椭圆在实际加工中的编程方法,其实在用宏程序编制椭圆程序时,首先能够选对变量和写出正确的方程,通过方程计算出另一变量,其次能正确确定工件原点与椭圆中心之间的关系,再编出正确的椭圆宏程序。实践工作中遇到具体的加工实例要具体分析,不能硬套固定模式,要多方面综合考虑,合理运用宏指令进行编程。
(作者单位:551200贵州省龙里县中等职业学校)
【关键字】数控加工 椭圆 宏程序 编程
椭圆加工,普通机床很难完成,而数控机床确实能够轻松的加工出来,主要是因为椭圆加工的时候X、Z两坐标是同时变化的,数控机床是通过程序控制的方式来驱动两轴,实现两轴的共同运动。但数控车床只具有直线插补和圆弧插补两种基本插补功能,不具备椭圆插补功能,所以加工椭圆时可以采用直线逼近法的方式进行加工,即把曲线用许多小段的直线来代替,无限接近椭圆轮廓的加工方法。下面选用广州数控980TB数控车削系统,结合教学工作实践谈谈如何巧用宏程序解决椭圆编程问题。
一、椭圆宏程序的编制步骤
1.标准方程。
2.对标准方程进行转化成车床椭圆方程。
3.求值公式推导
有些零件的椭圆中心不在工件原点处,就要根据实际椭圆写出正确的方程。为编程方便,一般用Z作为变量。
二、宏程序组成
1.变量的类型
变量号#0,空变量;变量号#1~#33,局部变量;变量号#100~#109、#500~#999,公共变量;变量号#1000以上,系统变量。
2.变量的运算
定义#1=#2;加法#1=#2+#3、减法#1=#2-#3、乘法#1=#2*#3、除法#1=#2/#3;正弦#1=SIN[#2]、余弦#1=COS[#2]、正切#1=TAN[#2];平方根#1=SQRT[#2]、绝对值#1=ABS[#2]。
3.运算符
EQ(=)、GE(≥)、NE(≠)、LT(<)、GT(>)、LE(≤)。按照优先的先后顺序依次是函数→乘和除运算→加和减运算。
4.条件转移(IF)功能语句
IF[表达式]GOTO n。指定的条件不满足时,转移到标有顺序号n的程序段。
三、980TB系统宏指令加工椭圆曲线编程实例
1.凸椭圆中心不在零件轴线上
例:毛坯直径为Ф40,总长为40,用变量进行编程,经计算椭圆起点的X轴坐标值为10.141。
编程如下:
N10 T0101(1号刀90°尖刀),N15 M03 S800,N20 G00 X41 Z2,N30 G73 U15 R10,N40 G73 P50 Q130 U0.3 F0.15,N50 G42 G01 Z0 F0.1,N70 #1=0(#1代表Z,#1的值为椭圆起点),N75 #2=#1+14(中间量),N80 #3=3+10*SQRT[1-#2*#2/400](#3代表X利用椭圆公式的转换#3用#1表示),N90 G01 X [2*#2] Z [#1](用直线插补指令逼近椭圆),N100 #1=#1-0.1(0.1是步距,这个值越小,直线逼近的椭圆越接近), N110 IF [#1GE-19] GOTO 75(如#1≥终点的Z向坐标-19 ,程序从N75行开始循环), N120 GO1 X39(车端面), N130 G40 G01 X40 Z-20(倒角), N140 G00 X50 Z50(退刀), N150 M03 S1000, N155 G00 X41 Z1(定位),N160 G7O P50 Q130(精车), N170 G00 X100 Z100, N160 M05, N170 M30.
2.极坐标椭圆正弦余弦编程
用极坐标方式标注椭圆,在零件图纸上比较常见的,一般是以角度a标注,标出起始角度和终点角度。这时就需要写出椭圆的极坐标方程,两个方程是X=a·sinα,Z=b·cosα,其中变量是 #1=a,#2=Z,#3=X。
例:a=10,b=20,α=30。所以根据公式得出X=10·SIN30,Z=20·COS30 ??—20。为了编程方便用变量α来表示X、Z。零件分析:毛坯直径为Ф35,总长为50。编程如下:
N10 T0101M3 S800(1号刀90°尖刀), N20 G00 X37 Z2, N30 G73 U18 R13, N40 G73 P50 Q120 U0.3 F0.15, N50 G42 G01 X35 F0.1, N60 G01 Z0, N70 #1=30(#1代表α,#1的值为椭圆起点角度), N75 #2=10*SIN#1(#2代表X变量), N80 #3=20*COS#1-20(#3代表Z变量), N90 G01 X [2*#2] Z [#1](用直线插补指令逼近椭圆), N100 #1=#1+1(1是角度,越小,直线逼近的椭圆越接近), N110 IF [#1LE150] GOTO 75(如#1≤终点角度α150 ,程序从N75行开始循环), N120 GO1 X31(车端面), N140 G00 X50 Z50(退刀), N150 M03 S1000(定位), N155 G00 X36 Z1,N160 G7O P50 Q120(精车),N170 G00 X100 Z100,N160 M05,N170 M30。
以上介绍了椭圆在实际加工中的编程方法,其实在用宏程序编制椭圆程序时,首先能够选对变量和写出正确的方程,通过方程计算出另一变量,其次能正确确定工件原点与椭圆中心之间的关系,再编出正确的椭圆宏程序。实践工作中遇到具体的加工实例要具体分析,不能硬套固定模式,要多方面综合考虑,合理运用宏指令进行编程。
(作者单位:551200贵州省龙里县中等职业学校)