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        數(shù)控車加工非圓二次曲線零件的程序編制

        2013-04-29 17:12:38鄭民
        新課程·下旬 2013年6期
        關(guān)鍵詞:零部件數(shù)控車床自動化

        鄭民

        摘 要:數(shù)控車床加工是一種自動化的工業(yè)生產(chǎn)與零部件加工技術(shù),隨著自動化與信息化的不斷發(fā)展,它在工業(yè)生產(chǎn)與加工領(lǐng)域的運用越來越廣,并且自動化加工技術(shù)水平提升越來越快。數(shù)控車加工過程中,非圓二次曲線幾何形狀是加工零部件結(jié)合要素中存在的一種,由于這種零部件幾何要素的特殊性,與常規(guī)幾何要素的零部件相比,加工生產(chǎn)過程要相對復(fù)雜一些,需要通過對于這種零部件的結(jié)合要素進(jìn)行編程設(shè)計,以通過數(shù)控車自動控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)加工實現(xiàn)。在對于非圓二次曲線零部件的數(shù)控車加工數(shù)學(xué)理論進(jìn)行計算分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合某數(shù)控系統(tǒng)中的宏程序,通過實例進(jìn)行數(shù)控車加工非圓二次曲線零件的程序編程分析與研究,以提高數(shù)控車床加工技術(shù),推進(jìn)工業(yè)自動化的發(fā)展提升。

        關(guān)鍵詞:數(shù)控車床;自動化;零部件;非圓二次曲線;幾何要素;程序編制

        在現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展與機械制造領(lǐng)域,隨著工業(yè)生產(chǎn)與零部件加工制造設(shè)備技術(shù)的不斷提升發(fā)展,在工業(yè)生產(chǎn)與機械加工制造中,不僅工業(yè)生產(chǎn)與機械加工技術(shù)水平的發(fā)展提升越來越快,并且工業(yè)生產(chǎn)與機械加工制造設(shè)計中,加工制造零部件的結(jié)構(gòu)形式也由簡單以及單一化,逐漸向著復(fù)雜化與多樣性方面發(fā)展。因此,在現(xiàn)階段的數(shù)控車床加工生產(chǎn)中,也經(jīng)常會碰到一些非圓二次曲線零部件設(shè)計加工情況,像橢圓以及拋物線、雙曲線等各種幾何要素與形狀的零部件,在進(jìn)行這類零部件加工生產(chǎn)中,由于數(shù)控車中的自動控制系統(tǒng)不能夠滿足這類幾何要素比較復(fù)雜并且多樣的零部件設(shè)計與加工控制實現(xiàn),因此,就需要結(jié)合零部件的幾何形狀與要素,進(jìn)行數(shù)控車床自動化控制系統(tǒng)與程序的重新編制,以滿足該類型零部件的生產(chǎn)加工需求。本文將利用某數(shù)控系統(tǒng)中自帶的宏程序以及循環(huán)指令,通過實例對于數(shù)控車加工非圓二次曲線零部件的程序編制進(jìn)行分析論述。

        一、非圓二次曲線零部件加工程序編制的思路分析

        通常情況下,在應(yīng)用數(shù)控車自動控制系統(tǒng)以及程序功能進(jìn)行零部件的加工生產(chǎn)中,對于結(jié)構(gòu)形狀比較簡單的零部件,可以通過數(shù)控車自動控制系統(tǒng)本身的系統(tǒng)存儲記憶與功能,實現(xiàn)對于簡單以及常用幾何形狀的零部件進(jìn)行自動控制加工與生產(chǎn)實現(xiàn),但是,非圓二次曲線零件,由于零件結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性與多變形,使得數(shù)控車生產(chǎn)加工的數(shù)量與情況比較少,因此,數(shù)控車的自動控制系統(tǒng)就不能滿足該結(jié)構(gòu)類型的零部件生產(chǎn)設(shè)計與加工需求,就需要在數(shù)控車加工過程中,通過提編制該類型結(jié)構(gòu)的數(shù)控車加工生產(chǎn)控制系統(tǒng)與程序來進(jìn)行具有復(fù)雜性以及多樣性的零部件加工生產(chǎn)實現(xiàn)。

        如圖1所示,該圖所示的數(shù)控車加工零部件設(shè)計圖中,就融合了非圓二次曲線幾何要素。該圖所示的零部件為以手柄加工生產(chǎn)設(shè)計圖,根據(jù)該手柄的加工生產(chǎn)設(shè)計圖可以看出,該手柄的右半個部分為大半個橢圓,并且在該橢圓圖形中,橢圓的長半軸長為25 mm,短半軸長為12.5 mm,同時,根據(jù)該手柄的設(shè)計圖可以看出,要想實現(xiàn)對于該手柄的數(shù)控深生產(chǎn)與加工過程,就需要運用數(shù)控車自動控制系統(tǒng)中的宏程序,在完成非圓二次曲線零部件生產(chǎn)加工程序的編制設(shè)計情況下,完成對于該手柄的數(shù)控車床自動生產(chǎn)加工實現(xiàn)。下文將以該手柄設(shè)計圖為例,對其編程思路進(jìn)行分析探討。

        圖1 非圓二次曲線手柄設(shè)計圖

        根據(jù)上文所述以及圖1所示,在進(jìn)行非圓二次曲線手柄的數(shù)控車自動加工程序編制中,首先,由非圓二次曲線,也就是橢圓的相關(guān)數(shù)學(xué)理論可得,非圓二次曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程表示公式為(x2/a2)+(y2/b2)=1,將非圓二次曲線的這一標(biāo)準(zhǔn)方程式運用到數(shù)控車床車自動控制系統(tǒng)的坐標(biāo)軸中,即可以得出如(z2/a2)+(x2/b2)=1,在這一坐標(biāo)軸方程式中,將z看作是自變量,那么,根據(jù)方程中所顯示的等式關(guān)系,經(jīng)等式轉(zhuǎn)換計算就可以得出x=±■。因此,在進(jìn)行數(shù)控車加工非圓二次曲線零件程序編制時,如果以手柄的右端點作為程序編制中的工作原點,那么在進(jìn)行該非圓二次曲線手柄的自動生產(chǎn)加工程序編制中,對于非圓二次曲線原點與工作原點在z方向上的直線距離就可以設(shè)置為25 mm,那么,在進(jìn)行該非圓二次曲線收手柄的數(shù)控車自動生產(chǎn)加工中,由于數(shù)控車的車刀沿是按照x的正方向軌跡進(jìn)行生產(chǎn)加工運行,因此,在進(jìn)行非圓二次曲線手柄的數(shù)控車自動加工生產(chǎn)中,可以將非圓二次曲線方程式中計算轉(zhuǎn)換出的x負(fù)值取消,就有x=■,同時,在數(shù)控車加工非圓二次曲線手柄過程中,數(shù)控車車刀走刀時應(yīng)注意通過z變量具體情況進(jìn)行逐步的進(jìn)給,并且應(yīng)用數(shù)控專用計算機對于上述方程式進(jìn)行計算,就可以對于x的相應(yīng)值進(jìn)行計算求出,而在數(shù)控車加工非圓二次曲線手柄過程中,數(shù)控車車刀可以沿著工作母線從工作原點,也就是O點,向工作1點進(jìn)行生產(chǎn)加工移動,以實現(xiàn)對于非圓二次曲線手柄的生產(chǎn)加工實現(xiàn),根據(jù)非圓二次曲線手柄的這一生產(chǎn)加工移動路線情況,就可以應(yīng)用數(shù)控車控制系統(tǒng)的宏程序,實現(xiàn)對于非圓二次曲線手柄的數(shù)控車自動加工生產(chǎn)程序進(jìn)行編制設(shè)計并應(yīng)用實現(xiàn)。如圖2所示,為數(shù)控車車刀加工生產(chǎn)移動路線示意圖。

        圖2 數(shù)控車車刀加工生產(chǎn)非圓二次曲線手柄的移動路線示意圖

        二、數(shù)控車加工非圓二次曲線零件的程序編制

        根據(jù)上文中對于非圓二次曲線零部件的數(shù)控車自動生產(chǎn)加工程序編制思路,也就是對于上圖1所示手柄設(shè)計圖中橢圓部分的加工程序編制思路,實現(xiàn)對于圖1手柄中非圓二次曲線部分的程序編制,主要是通過利用調(diào)用子程序形式,同時結(jié)合某數(shù)控系統(tǒng)中的宏程序指令完成的。如下表所示,為#0-#38所對應(yīng)的宏調(diào)用者傳遞的字段參數(shù)名。

        #0-#38所對應(yīng)的宏調(diào)用者傳遞的字段參數(shù)名

        根據(jù)上文所述非圓二次曲線手柄的數(shù)控車加工程序編制思路以及調(diào)用子程序方法和數(shù)控系統(tǒng)中宏程序指令形式,對于圖1所示的手柄設(shè)計圖中的有半部分非圓二次曲線,也就是橢圓部分的數(shù)控車加工程序編制具體如下。

        對于該手柄右半部分橢圓的數(shù)控車加工生產(chǎn)主程序格式編寫中,通過調(diào)用子程序形式,并在結(jié)合某數(shù)控程序中的宏程序指令格式,進(jìn)行圖1所示手柄的右半部分非圓二次曲線數(shù)控車加工生產(chǎn)應(yīng)用程序中的主程序格式編寫。具體編寫步驟過程如下所示:

        選擇%1000;

        編寫并輸入程序指令M03 S800;

        T0101;

        G00 X28 Z2;

        G71 U2 R1 P1 Q2 X0.5 Z0.1 F80;

        N1 G42 G00 X0 Z2;

        G01 Z0;

        M98 P1001 Z-40 A25 B12.5 C25 D0 E0.2;

        程序指令以及格式的編寫過程中,主要運用調(diào)用子程序形式,同時結(jié)合已有數(shù)控車控制系統(tǒng)中的宏程序指令與格式,進(jìn)行所需程序的主程序格式編寫;

        按照已有格式輸入程序指令;

        G02 X20 Z-70 R40

        G01 Z-81

        X26

        N2 G40 X27

        G00 X100 Z100

        M05

        M30

        則可實現(xiàn)對于圖1所示手柄的右半部分非圓二次曲線數(shù)控車加工生產(chǎn)程序主程序指令格式的編寫實現(xiàn),并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對于整個程序的編制完成。

        子程序格式編寫步驟過程如下:

        選擇%1001;

        根據(jù)已知,有#10=#30(表示的是X的當(dāng)前位置);

        還有#11=#32(表示的是Z的當(dāng)前位置情況);

        然后有WHILE#11GE[#25](表示的是當(dāng)Z大于-40時的條件情況);

        同時有#11=#11-[#4],在這一程序指令格式編寫設(shè)計過程中,Z每運行一個步距的大小為0.2 mm;

        然后在根據(jù)需要,在輸入#10=SQRT[#1*#1-#1*#1*[#11+#2]* [#11+#2]/#0/#0]+#3后,則可以得到相對應(yīng)的X結(jié)果值;

        再以直線插補的方式進(jìn)行G01 X[2*[#10]]Z[#11]F80;

        則有ENDW;

        M99;

        即實現(xiàn)對于圖1所示手柄右部分橢圓數(shù)控車自動控制加工生產(chǎn)程序中子程序格式的編寫設(shè)計實現(xiàn)。

        在進(jìn)行上圖示的非圓二次曲線數(shù)控車程序編制過程中,M98以及Pxx、Zxx、Axx、Bxx、Cxx、Dxx等程序段所表示的含義為:P表示的是調(diào)用時的子程序號,Z表示的是橢圓終點相對工作原點在Z軸方向的坐標(biāo)值,A、B分別表示橢圓的長半軸和短半軸,E表示步距,C、D表示工作原點相對橢圓原點在z軸以及x軸方向的坐標(biāo)值。

        總之,根據(jù)上文分析可知,進(jìn)行非圓二次曲線零部件數(shù)控車加工程序編制,需要根據(jù)零部件的特點以及二次曲線方程式,在確定自變量情況下,通過公式推導(dǎo),按照數(shù)控系統(tǒng)的宏程序格式,進(jìn)行程序編制實現(xiàn)。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]李晉,任小中,武良臣.數(shù)控車床上封閉輪廓零件的加工[J].機床與液壓,2009(4).

        [3]谷孝賓,魏春華.機械加工中數(shù)控車加工薄壁組合零件工藝分析[J].中國科技博覽,2011(6).

        [4]高琪妹,侯海晶,于曉丹,等.多重曲線回轉(zhuǎn)零件數(shù)控車(Siemens802s)編程與加工分析[J].經(jīng)濟研究導(dǎo)刊,2009(1).

        [5]赫煥麗.基于宏程序在數(shù)控車床上車削加工傾斜橢圓類零件的應(yīng)用研究[J].煤礦機械,2012(8).

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