宏程序在椭圆加工中的应用

宏程序在椭圆加工中的应用

【摘要】：在当今的数控加工过程中，手工编程通常以直线插补和圆弧插补进行加工，如受设备和条件的限制而无法进行计算机编程。,使用宏程序进行椭圆曲线的数控加工编程要比自动编程加工快捷、灵活。本文主要应用宏程序对椭圆加工的手工程序编制进行分析。

关键词：宏程序椭圆方程坐标关系编制程序；

普通的数控车床一般只能作直线插补和圆弧插补。遇到回转轮廓是非圆曲线的零件时，数学处理的任务是用直线段或圆弧段去逼近非圆轮廓，称之为逼近法。常用的是直线逼近（图1）。应用这种方法加工非圆曲线时，只要步距足够小，在零件上所形成的最大误差，就会小于所要求的最小误差，从而加工出标准的非圆曲线。SIEMENS系统可借助R参数，并应用程序跳转等手段来完成非圆曲面的编程，HNC-21T系统可用宏程序编程。下面以HNC-21T系统加工椭圆为例手工编制宏程序。

图1 直线逼近误差图

一、宏程序

将一组命令所构成的功能，像子程序一样事先存入存储器中，用一个命令作为代表，执行时只需写出这个代表命令，就可以执行其功能。这一组命令称为用户宏程序。用户宏程序功能有A、B两种类型，本例主要介绍B类型宏程序。B类型宏程序中最关键是定义自变量（局部变量）以及自变量与应变量（局部变量）的关系（以编制椭圆程序为例）。

二、椭圆方程

标准方程:(a>b>0)

参数方程: 一般地，取[0，2兀]

上式两方程中，a为长半轴，b为短半轴。其中标准方程在编写宏程序时需要确定自变量与应变量的关系。把标准方程转化为y=f(x)→y=b*sqrt[a*a-x*x]/a (sqrt为B类宏程序运算符)。确定标准方程中的X为自变量，y为应变量，分别定义为#1和#2。

三、坐标关系

根据图2分析，我们可以把工件坐标系设置在工件的最右端即X1O1Z(前置刀架)，而椭圆的中心在O2位置（与工件坐标系的原点O1相差25mm）。这就存在问题：第一，椭圆中心的直角坐标系（X2O2Y）和工件坐标系不重合。椭圆的加工要从O1点开始，在直角坐标系方面，椭圆轮廓Z变量设置从25开始直至0（定义#1=25以及#1=#1-0.5），在工件坐标系方面，Z为长度方向应从0直至-25（定义为[#1-25]）。第二，根据椭圆标准方程所得的#2应变量值得转化为直径值（2*#2）。解决这两个问题就能手工编制椭圆程序了。

四、程序编制

数控车床编程是数控加工零件的一个重要步骤，程序的优劣决定了加工的质量，熟练掌握数控编程的指令与方法，灵活运用。下面介绍以HNC-21T系统手工编制椭圆程序，应用标准方程和参数方程两个编程思路。

图2

根据标准方程根据参数方程

%0001 （程序名）%0002

T0101 （调用刀号，建立工件坐标系）T0101

S800M03 （主轴正转，设定转速）S800M03

G00X41Z2 （设定循环起点）G00X41Z2

G71U2R1P1Q2X0.5Z0.1F100 （粗车复合循环）G71U2R1P1Q2X0.5Z0.1F100 S1000M03 （设定精加工转速）S1000M03

N1G01G42X0Z0F90 （加入刀具圆弧半径补偿）N1G01G42X0Z0F90

#1=25 （定义Z向自变量）#1=0

WHILE#1GE0 （条件循环语句）WHILE#1LE PI/2 （弧度）#2=15*SQRT[25*25-#1*#1]/25（确定X向应变量）#2=25*COS#1

G01X[2*#2]Z[#1-25] （直线逼近法）#3=15*SIN#1

#1=#1-0.5 （确定步距）G01X[2*#3]Z[#2-25]

ENDW （条件循环语句结束）#1=#1+0.5

G01X30Z-55 （加工直径30mm的圆柱）ENDW

X40 G01X30Z-55

Z-75 （加工直径40mm的圆柱）X40

N2G01G40X41 (取消刀具圆弧半径补偿) Z-75

G00X50 （退刀）N2G01G40X41

Z100 （退刀）G00X50

M30 （程序结束）Z100

M30

参考文献

[ 1 ]《数控加工技术师手册》编委会.数控加工技师手册. 机械工业出版社，2005 [ 2 ] 杨琳. 数控车床加工工艺与编程. 中国劳动社会保障出版社，2005