陳農(nóng)娣

（廣東省工業(yè)高級技工學(xué)校 廣東韶關(guān) 512005）

基于宏程序的數(shù)控車床編程方法研究

陳農(nóng)娣

（廣東省工業(yè)高級技工學(xué)校 廣東韶關(guān) 512005）

本文主要針對宏程序的數(shù)控車床編程的方法展開了研究，對相關(guān)的數(shù)學(xué)理論作了詳細(xì)的介紹，并提出了一系列的編程方法和技巧，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

宏程序 數(shù)控車床 編程方法

由于數(shù)控技術(shù)沒有直接可調(diào)用的指令，在一些比較特別的編程中就需要宏程序進(jìn)行工作。而宏程序具有通用性強(qiáng)、程序短、效率高、檢查和修改方便等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)控車床的編程中逐漸得到了廣泛的應(yīng)用?；诖?，本文就宏程序的數(shù)控車床編程的方法進(jìn)行了研究，相信對有關(guān)方面的需要能有一定幫助。

1.相關(guān)數(shù)學(xué)理論介紹

1.1 特征曲線方程

以橢圓曲線方程為例，x，y為直角坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，a，b為長短軸，θ為橢圓上任意一點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與x軸形成的夾角。

需要注意的是在數(shù)控車床編程中，z，x為編程坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，故直角方程要進(jìn)行相應(yīng)變換，即此處x表示半徑值。

在橢圓方程中，a若在x軸方向上，b在z軸方向上，則方程應(yīng)變?yōu)椋杭撮L短軸與坐標(biāo)軸存在一一對應(yīng)關(guān)系。

關(guān)于如何選擇坐標(biāo)系的問題，一般情況下建議采用直角坐標(biāo)系，因為其符合我們編程坐標(biāo)的軸數(shù)。但當(dāng)已知起點(diǎn)和終點(diǎn)對應(yīng)坐標(biāo)原點(diǎn)的夾角時，應(yīng)采用參數(shù)坐標(biāo)系。因此已知條件不同，選擇的坐標(biāo)系不同。

1.2 坐標(biāo)的平移及坐標(biāo)的變換

1.2.1 坐標(biāo)的平移問題

首先要確定坐標(biāo)坐標(biāo)平移前后的原點(diǎn)。其次，找出平移前的坐標(biāo)原點(diǎn)與平移后的坐標(biāo)原點(diǎn)存在的關(guān)系。最后進(jìn)行一次換算即可。

上式即一點(diǎn)在坐標(biāo)系平移前后之坐標(biāo)關(guān)系式。

1.2.2 坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)問題

首先要明確旋轉(zhuǎn)的角度，然后根據(jù)矢量疊加原理，確定

變換方程即可。

上式即為經(jīng)過旋轉(zhuǎn)θ角后在直角坐標(biāo)系中某一點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系式。

1.2.3 坐標(biāo)平面內(nèi)任意變換問題

若是坐標(biāo)變換中，既存在平移變換，又存在旋轉(zhuǎn)變換，建議優(yōu)先進(jìn)行平移變換再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，符合由簡單到復(fù)雜的原則。

2.編程方法與技巧

2.1 特征曲線宏程序的使用步驟

2.1.1 選定自變量。

一般有以下兩種情況：

（1）若已知標(biāo)準(zhǔn)方程，非圓曲線中的X和Z坐標(biāo)均可以被定義成為自變量，一般選擇變化范圍大的一個作為自變量。但一旦給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的已知條件，則應(yīng)選擇已知條件較多的該軸坐標(biāo)為自變量。

（2）參數(shù)方程一般只有一個變量，所以這個變量就是自變量。

2.1.2 確定自變量變化范圍。

值得注意的是，必須明確該坐標(biāo)值的坐標(biāo)系是相對于非圓曲線自身的坐標(biāo)系，其起點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的初始值，終點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的終止值。

2.1.3 進(jìn)行函數(shù)變換，

確定因變量相對于自變量的宏表達(dá)式。在標(biāo)準(zhǔn)方程中因為存在根號，所以因變量有正負(fù)兩個，但是根據(jù)圖紙可以直接判斷取舍一個。函數(shù)變換得：，舍正取負(fù)。在參數(shù)方程中，因為X和Z分別對應(yīng)同一個自變量，所以不用進(jìn)行函數(shù)變換。

2.1.4 進(jìn)行坐標(biāo)變換

根據(jù)※1.2坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，將自身坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成編程坐標(biāo)系 （工件坐標(biāo)系）的過程。這樣，才可以在機(jī)床上實現(xiàn)正確加工。

2.1.5 利用WHILE/DO循環(huán)語句完成宏程序編制。

一般格式為：

需要注意的是，【循環(huán)體】包括函數(shù)變換、刀具進(jìn)給和自變量自增三部分。

刀具進(jìn)給一般采用G01指令。自變量自增（減）目的是為了使循環(huán)體得以循環(huán)，例如x=x+1，自增（減）值可以是1以外的數(shù)字，數(shù)值越大，步距越大，加工精度越低，數(shù)值越小，步距越小，加工精度越高。精度越高，數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算量越大，進(jìn)給速度越慢，加工效率越低，因此必須根據(jù)加工要求合理選擇步距。

下面筆者以WHILE/DO語句編寫一段橢圓加工程序。

2.2 特征曲線實例編程

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)橢圓宏程序編程

加工圖1所示橢圓輪廓，棒料Φ45，編程零點(diǎn)放在工件右端面。

分析：

（2）根據(jù)已知條件令Z為自變量。

（5）因為編程零點(diǎn)放在工件右端面，所以必須將橢圓中心變換至編程零點(diǎn)，根據(jù)平移公式得出：x=x'；z=z'-60

（6）編寫WHILE/DO語句如下：

圖1

2.2.2 拋物線宏程序編程分析圖2：

（1）已知該拋物線方程為：。令Z為自變量。

（2）根據(jù)已知條件，自變量Z變化范圍在自身坐標(biāo)系中為【1，15.626】。

放眼全省，玉溪市全面落實河（湖）長制為重點(diǎn)，建立覆蓋全流域的責(zé)任體系，堅決打好新時代撫仙湖保衛(wèi)戰(zhàn)；大理州認(rèn)真總結(jié)洱海流域水環(huán)境保護(hù)治理工作經(jīng)驗，把“生態(tài)+”的理念融入全州產(chǎn)業(yè)發(fā)展……“絕不以犧牲環(huán)境為代價來發(fā)展經(jīng)濟(jì)”，成為云南各族群眾在改革開放進(jìn)程中的共識。

（3）函數(shù)變換：。因為x在原點(diǎn)下方，舍正取負(fù)。

（4）因為編程零點(diǎn)放在工件右端面，所以必須將曲線中心變換至編程零點(diǎn)，根據(jù)平移公式得出：x=x'+20；z=z'-25.626

（5）編寫WHILE/DO語句如下：

圖2

2.2.3 斜橢圓宏程序編程分析圖3：

圖3

（1）根據(jù)已知條件令θ為自變量。因為起點(diǎn)和終點(diǎn)不在同一象限，而且x、y不存在一一對應(yīng)函數(shù)關(guān)系，故不能以x或y為自變量，而應(yīng)該以θ為自變量。

（2）自變量范圍需要通過計算求得。根據(jù)參數(shù)方程x=a*cosθ或y=b*sinθ，只要知道起點(diǎn)和終點(diǎn)的x或y的的坐標(biāo)值，就可以求得起始角和終止角。

已知在xoy坐標(biāo)系中，計算得到：

起點(diǎn)x=50-12.3=37.7，y=60/2-20=10，

終點(diǎn)x=97.1/2-20=28.55y=47.7+12.3-50=-10；

在XOY坐標(biāo)系中，分別計算起點(diǎn)和終點(diǎn)的X坐標(biāo)值（根據(jù)※1.2坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式）

起點(diǎn)X=xcos30°+ysin30°=37.7*cos30°+10*sin30°=37.649；

同理，終點(diǎn)X=5.6125；

將計算出的起點(diǎn)和終點(diǎn)值帶入公式 x=a*cosθ，求得起始角θ1=-19.741o和終止角 θ2？=81.93o；故自變量 θ 范圍為［-19. 741，81.93］。

（4）根據(jù)已知得到橢圓參數(shù)方程：x=40*cosθ，y=30*sinθ。

（5）因為編程零點(diǎn)放在工件右端面，所以必須將橢圓中心變換至編程零點(diǎn)，根據(jù)平移公式得出：x=x'+20；z=z'-50；

（6）編寫WHILE/DO語句如下：

結(jié)語

綜上所述，宏程序是數(shù)控系統(tǒng)的一種擴(kuò)展功能，具有通用性強(qiáng)、程序短、效率高、檢查和修改方便等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)控車床的應(yīng)用中能有極大的幫助。而本文就針對宏程序的數(shù)控車床編程的方法作了系統(tǒng)的探討，旨在能為數(shù)控車床技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步提供幫助。

［1］程啟森、張俊.數(shù)控車床非圓曲線宏程序編程優(yōu)化處理［J］.煤礦機(jī)械. 2014（07）.

［2］羅根云、于小莎.淺談數(shù)控車床編程中宏程序的巧用［J］.科技資訊. 2010（11）.