数控车_铣椭圆宏程序的编制

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·机械制造与研究· 马海洋 ,等·数控车 、铣椭圆宏程序的编制
N50 # 1 = - # 0 ; N60 # 2 = # 13 - # 14 ; N70 # 5 = # 12 3 SQRT[ 1 - # 2 3 # 2/ # 13/ # 13 ] ; N80 G01 Z[ # 14 ] ; N90 WHIL E [ # 0 GE # 1 ] DO 1 ; N100 IF [ ABS[ # 0 ] L T # 5 ] ; N110 # 3 = # 13 3 SQRT[ 1 - # 0 3 # 0/ [ # 12 3 # 12 ] ] ; N120 IF [ # 3 GT # 2 ] ; N130 # 4 = SQRT[ # 3 3 # 3 - # 2 3 # 2 ] ; N140 G01 Y[ # 4 ] F400 ; N150 G19 G03 Y[ - # 4 ] Z[ - # 2 ] R # 3 ; N160 END IF ; N170 END IF ; N180 G01 Y[ - # 11/ 2 ] F400 ; N190 # 0 = # 0 - # 15 ; N200 G01 X[ # 0 ] ; N210 IF [ ABS[ # 0 ] L T # 5 ] ; N220 # 3 = # 13 3 SQRT[ 1 - # 0 3 # 0/ [ # 12 3 # 12 ] ] ; N230 IF [ # 3 GT # 2 ] ; N240 # 4 = SQRT[ # 3 3 # 3 - # 2 3 # 2 ] ; N250 G01 Y[ - # 4 ] F400 ; N260 G19 G02 Y[ # 4 ] Z[ - # 2 ] R # 3 ; N270 ENDIF ; N280 ENDIF ; N290 G01 Y[ # 11/ 2 ] F1500 ; N300 # 0 = # 0 - # 15 ; N310 G01 X[ # 0 ] ; N320 END 1 ; N330 G00 Z[ # 13 + 20 ] M05 ; N340 G00 X0 Y0 ; N350 M30 ;
·机械制造与研究· 马海洋 ,等·数控车 、铣椭圆宏程序的编制
数控车 、铣椭圆宏程序的编制
马海洋 ,于翠玉 (潍坊职业学院 ,山东 潍坊 261041)
摘 要 :主要阐述了数控车床 、铣床运用宏程序加工椭圆台 、面的工艺路线和基本方法 ,结合实 例分别分析了数控车床与数控铣床在椭圆加工过程中程序编制思路 ,并给出了 FANUC 系统 常用车 、铣椭圆粗 、精加工宏程序 。 关键词 :宏程序 ;椭圆 ;精加工 中图分类号 : TP311111 文献标识码 :B 文章编号 :167125276 (2007) 0320051203
M achi ne B uil di ng & A utom ation , J un 2007 , 36 ( 3) : 51～ 53
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·机械制造与研究· 马海洋 ,等·数控车 、铣椭圆宏程序的编制
3 车 、铣精加工编制方法分析
车削精加工宏程序 ,以 FANUC 0i —MA TE 系统为例 的编制参照公式 (3) 。
刀具走刀如图 4 所示 ,N20～N100 为粗加工语句 ,车 刀首先根据增角α递减计算出直径进给量并沿 X 向进给 , 后计算出长度方向进给量沿 Z 长度方向进给 ,进给完毕沿 X 方向退刀并返回 Z 方向起刀点 ,继续执行α再次递减后 的循环车削与退刀过程 ,直至 α递减为 0 粗车完毕 。N110 ～ N160 为精加工语句 ,此时α从 0 开始递加 ,并进行直径 和长度方向的 X 值和 Z 值计算 ,完成α增量范围内的直线 插补运动 ,α增量值愈小则插补结果愈接近椭圆圆弧 。
调用指令格式 : G65 P0002 A B C D E ;
O0002 ; N10 G01 X[ 2 3 [ # 2 3 SIN[ # 3 ] ] ] Z[ # 1 3 COS[ # 3 ] ] ; N20 # 3 = # 3 + # 5 ; N30 IF [ # 3L T # 4 ] GO TO 10 ; N40 M99 ;
加工轨迹为车床 XO Z 平面内的一段圆弧线 。 铣削椭圆球面精加工宏程序采用分层环切方式 ,如图 3 所示 ,以 FANUC 0i —MC 系统编程为例编制 。
图 3 椭圆球面铣削加工的分层环切方式
# 1 XOZ 平面内椭圆增角 # 9 XO Y 平面内平面内椭圆增角 # 12 椭圆长轴 # 11 椭圆短轴 O0002 ; N10 # 1 = 0 ; N20 WHIL E [ # 1 L E90 ] DO 1 ; N30 # 2 = # 12 3 COS[ # 1 ] ; N40 # 3 = # 11 3 SIN[ # 1 ] ; N50 # 6 = # 11 3 COS[ # 1 ] ; N60 G01 Z[ - # 3 ] F0. 1 ; N70 X # 2 ; N80 # 9 = 0 ; N90 WHIL E [ # 9L E 360 ] DO 2 ; N100 # 4 = # 2 3 COS[ # 9 ] ; N110 # 5 = # 6 3 SIN[ # 9 ] ; N120 G01 X[ # 4 ] Y[ # 5 ] F0. 1 ; N130 # 9 = # 9 + 0. 1 ; N140 END 2 ; N150 # 1 = # 1 + 0. 1 ; N160 END 1 ; N170 M99 ; 通过以上精铣椭圆宏程序语句可以看出铣刀除要在 XO Y 平面内进行整椭圆的切削外 ,还要计算 XO Z 平面的 椭圆球面高引导线步距点坐标 , 从简图 3 可以看出 , 步距 越小椭圆形状越逼真 ,而车削宏程序只需考虑车床坐标系
盘的方向为正方向 。
数学坐标系内椭圆公式为 :
X = a ×cosα
Y = b ×sinα
(1)
或
x2 a2
+
y2 b2
=1
(2)
由此可见 ,车床加工的椭圆长轴 a 在 Z 轴方向 ,短轴 b
在 X 轴方向 ,单纯用外圆车刀精加工椭ຫໍສະໝຸດ Baidu时车刀将沿 X
图 2 铣削加工椭圆面时的坐标系
具高速旋转沿沿 X 和 Y 方向进行椭圆插补运动 。加工过 程中椭圆长轴 a 在 X 轴方向 ,短轴 b 在 Y 轴方向 , Z 方向 用以控制椭圆球面高度方向上的收缩量 , 因此 XO Y 平面 内椭圆加工的数学坐标系与机床坐标系一致 , 而在 XO Z 平面内应将 Z 轴坐标替换为 Y 轴坐标 。
图 4 刀具走刀图
粗铣椭圆球面的通常方法是用铣刀沿 Y 方向以行距 小于球头铣刀半径的进给量逐步行切形成椭圆球面 ,铣刀 多使用球头铣刀 ,椭圆台粗加工程序如下 :
# 10 毛坯 X 方向长度 # 11 毛坯 Y 方向长度 # 12 椭圆长轴 # 13 椭圆短轴 # 14 椭圆台高度 # 15 行距步长 O0002 ; N10 G92 X0 Y0 Z[ # 13 + 20 ] ; N20 G90 M03 ; N30 G17 G01 X[ # 10/ 2 ] Y[ # 11/ 2 ] ; N40 # 0 = # 10/ 2 ;
床坐标系 ,式 (1) 和式 (2) 应修改为 :
z = a ×cosα
( x/ 2) = b ×sinα
(3)
z2 a2
+
(
x/ 2) 2 b2
=1
(4)
铣削加工椭圆面时程序编制的坐标系如图 2 所示 ,刀
2 椭圆所在坐标系分析
车削加工椭圆面程序编制的坐标系为车床坐标系如
图 1 所示 ,车床回转轴线为 Z 轴 , X 轴与其垂直 ,远离卡
宏程序可适用于以下三种场合 :1) 宏程序指令适合 椭圆 、双曲线 、抛物线等没有插补指令的曲线编程 ; 2) 适 合形状一样只是尺寸不同的系列零件的编程 ; 3) 适合工 艺路径一样只是位置参数不同的系列零件的编程 。
图 1 车削加工椭圆面的车床坐标系
和 Z 轴方向做直线插补运动 ,数学坐标系转化为实际车
XO Z 平面内的刀具运动 ,因此与铣削相比更为简单 。
4 车 、铣粗加工编制方法分析
车削椭圆面过程中可首先对椭圆面进行阶梯式粗加 工 ,参照公式 (3) 。
# 3 为增角 α、# 1 为长轴 a 、# 2 为短轴 b ;
O0002 ; N10 # 3 = 90 ; N20 WHIL E [ # 3 GT 0 ] DO2 ; N30 # 4 = # 2 3 SIN[ # 3 ] ; N40 # 5 = # 1 3 COS[ # 3 ] ; N50 G01 X[ 2 3 # 4 ] F0. 1 ; N60 Z # 5 ; N70 U0. 2 ; N80 W[ 60 - # 5 ] ; N90 # 3 = # 3 - 5 ; N100 END 2 ; N110 WHIL E [ # 3 L E 90 ] DO3 ; N120 # 4 = # 2 3 SIN[ # 3 ] ; N130 # 5 = # 1 3 COS[ # 3 ] ; N140 G01 X[ 2 3 # 4 ] Z[ # 5 ] F0. 1 ; N150 # 3 = # 3 + 0. 1 ; N160 END 3 ; N170 M99 ;
调用宏程序并赋初值 , A 赋值长轴 # 1 , B 赋值短轴 # 2 , C 赋值起始角度 # 3 , D 赋值终止角度 # 4 , E 赋值步 距 # 5 ,整圆 D = C + 360 。起始角度指所加工椭圆起始点 与椭圆长半轴的夹角 ,步距是用线段逼近椭圆的最小等份 角度 ,等份角度越小椭圆越逼真 。
椭圆是数控加工常遇到的曲面之一 ,也是现有数控系 统中须用宏程序来进行加工的曲面 ,由于椭圆曲面在车 、 铣加工中特别是数控教学及数控大赛中具有很强的普遍 性和广泛性 ,现将对其所用的宏程序编制方法进行对比和 分析 。
1 宏指令概述
当前较先进的数控加工系统都为用户配备了强大的 类似于高级语言的宏程序功能 ,用户可以使用变量进行算 术运算 、逻辑运算和函数混合运算 ,通过它所提供的循环 语句 、分支语句和子程序调用语句大大减少乃至免除手工 编程繁琐的数值计算 ,是提高机床性能的一种特殊功能 , 在类似工件的加工中巧用宏程序将起到事半功倍的效果 。
Design of Ell ipse Great Procedure in Numerical Control Lathe and Mill ing Machine MA Hai2yang , YU Chui2yue
( Weifang Vocational Institute ,Weifang 261041 , China) Abstract :This article mainly elaborated numerical control lat he , milling machine utilizing t he macro2program processing ellipse frustum of a cone , t he surface craft route and essential met hod. The examples were given to illustrate t he programming met hod used in processing a ellipse by means of NC lat he and NC milling machine tool ,and a macro2program was given for FANUC sys2 tem used in lat he and mill to process an ellipse , t he precision working great procedure. Key words :great procedure ; ellipse ; precision working