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        基于宏程序的數(shù)控車床編程方法研究

        2015-11-21 11:01:08陳農(nóng)娣
        新教育時代電子雜志(教師版) 2015年17期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控車床

        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).

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