数控车床加工非圆曲线宏程序编程技巧

梁锦龙

数控车床加工非圆曲线宏程序编程技巧
来源：机械专家网     发布时间：2010-11-16 佳工机电网
机械加工中常有由复杂曲线所构成的非圆曲线（如椭圆曲线、抛物线、双曲线和渐开线等）零件，随着工业产品性能要求的不断提高，非圆曲线零件的作用就日益重要，其加工质量往往成为生产制造的关键。数控机床的数控系统一般只具有直线插补和圆弧插补功能，非圆曲线形状的工件在数控车削中属于较复杂的零件类别，一般运用拟合法来进行加工。而此类方法的特点是根据零件图纸的形状误差要求，把曲线用许多小段的直线来代替，根据零件图纸的形状误差，如果要求高，直线的段数就多，虽然可以凭借CAD软件来计算节点的坐标，但是节点太多也导致了加工中的不方便，如果能灵活运用宏程序，则可以方便简捷地进行编程，从而提高加工效率。
一、非圆曲线宏程序的使用步骤
（1）选定自变量。非圆曲线中的X和Z坐标均可以被定义成为自变量，一般情况下会选择变化范围大的一个作为自变量，并且要考虑函数表达式在宏程序中书写的简便，为方便起见，我们事先把与Z坐标相关的变量设为＃100、＃101，将X坐标相关的变量设为＃200、＃201等。
  z8 X& O; A9 D) A0 s（2）确定自变量起止点的坐标值。必须要明确该坐标值的坐标系是相对于非圆曲线自身的坐标系，其起点坐标为自变量的初始值，终点坐标为自变量的终止值。
1 q! E, ?" j0 E; n- s（3）进行函数变换，确定因变量相对于自变量的宏表达式。
  d: m! A  c; @7 H: J7 v/ l& {（4）确定公式曲线自身坐标系的原点相对于工件原点的代数偏移量（△X和△Z）。
（5）计算工件坐标系下的非圆曲线上各点的X坐标值（＃201）时，判别宏变量＃200的正负号。以编程轮廓中的公式曲线自身坐标原点为原点，绘制对应的曲线坐标系的X′和Z′坐标轴，以其Z′坐标为分界线，将轮廓分为正负两种轮廓，编程轮廓在X′正方向称为正轮廓，编程轮廓在X′负方向为负轮廓。
5 _1 ~$ [1 o- U( k如果编程中使用的公式曲线是正轮廓，则在计算工件坐标系下的X坐标值（＃201）时，宏变量＃200的前面应冠以正号；如公式曲线是负轮廓，则宏变量＃200的前面应冠以负号，即＃201＝±＃200＋△X。
（6）设计非圆曲线宏程序的模板。设Z坐标为自变量＃100，X坐标为因变量＃200，自变量步长为△W，△X为曲线本身坐标系原点在工件坐标系下X方向偏移量，△Z为曲线本身坐标系原点在工件坐标系下Z方向偏移量，则公式曲线段的加工程序宏指令编程模板如下。
＃100＝Z1（定义自变量的起点Z坐标）
WHILE【＃100GEZ2】DO1
/ z! ?1 u: H1 P  R& a/ g（加工控制）
% S# H3 Y$ i+ U( }＃200＝F（＃100）（建立自变量与因变量函数关系式）
0 C9 n$ A. a/ S! q0 Z＃201＝±＃200＋△X
: N* s1 h* y# U, M6 N（计算曲线上点在加工坐标系的X坐标）
; K" P% M; |8 M& p! s＃101＝＃100＋△Z（计算曲线上点在加工坐标系的Z坐标）
4 w! w# |  c% _: [1 e" p4 RG01X【2×＃201】Z【＃101】F
) B1 Y$ k/ X" ?4 G7 H: d* O5 X（曲线加工）
＃100＝＃100－△W（自变量减小一个步距）
END1（加工结束）
二、非圆曲线宏程序的具体应用实例
, {' ~- R; R. o; }运用以上非圆曲线宏程序模板，就可以快速准确实现零件公式曲线轮廓的编程和加工。下面介绍一个具体应用示例。加工图1所示椭圆轮廓，棒料Φ45，编程零点放在工件右端面。
1 d7 D1 f3 I/ h* O7 N& q（1）分析零件尺寸，确定正负轮廓及代数偏移量（△X和△Z）。
' W5 D  n& s. e/ e3 O) Q在计算工件坐标系下的X坐标值（＃3、＃201）时，宏变量＃200的前面应冠以正号，公式曲线自身坐标系的原点相对于工件原点的偏移量为（X0，Z－60）。
（2）零件的外轮廓粗精加工参考程序如下（粗加工用直角方程，精加工用极坐标方程）。
7 V1 p# Y4 ^- X" GO9988
G98S700M3；T0101；
6 v8 f! k+ L- FG0X41Z2；
G1Z－100F150；（粗加工开始）G0X42；
Z2；
0 M0 n5 E. S3 f＃1＝20×20×4；（4A2）
＃2＝60；（B）
0 x6 J  `8 p2 Q5 i# E6 @9 Y. \, y& u＃3＝35；（X初值（直径值））WHILE【＃3GE0】DO1；（粗加工控制）
' [5 P$ A$ A3 x3 F- u# ]8 r1 E＃100＝＃2×SQRT【1－＃3×＃3／＃1】；（Z）
4 f8 [+ F+ O/ o0 Y＃101＝＃100－60＋0.2
G0X【＃3＋1】；（进刀）
G1Z【＃101】F150；（切削）
- ]* S$ A" i0 x; [) u4 wG0U1；（退刀）Z2；（返回）
9 C! h2 u& Z. C$ \# I# j' X, m＃3＝＃3－4；（下一刀切削直径）END1；
  b8 {5 I( {8 B, ]/ @9 ~/ U＃10＝0.8；（X向精加工余量）
4 T& @2 \# R: m. Z＃11＝0.1；（Z向精加工余量）WHILE【＃10GE0】DO1；（半精、精加工控制）
G0X0S800；（进刀，准备精加工）
＃20＝0；（角度初值）WHILE【＃20LE90】DO2；（曲线加工范围）
＃200＝2×20×SIN【＃20】；（X）
＃201＝＃200＋＃10
＃100＝60×COS【＃20】；（Z）
! ~+ [+ _/ m9 C" p6 b0 i/ U" _＃101＝＃100＋＃11－60
G1X【＃201】Z【＃101】F100；（曲线精加工）
文章关键词： 编程、数控加工
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