馬智敏

【摘 要】隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展和數(shù)控設(shè)備的普及，數(shù)控加工技術(shù)在我國(guó)得到了空前的發(fā)展。近年來(lái)從國(guó)家級(jí)到省市級(jí)都非常重視數(shù)控技能大賽，并成功多次舉辦了各類各級(jí)別數(shù)控技能大賽，形成了層層有比賽，層層有選拔的良好氛圍。大賽在很大程度上體現(xiàn)出了各省市在數(shù)控加工領(lǐng)域的真實(shí)水平，近幾年在數(shù)控車大賽教師組和學(xué)生組頻頻出現(xiàn)橢圓面的加工，碰到這類問(wèn)題操作者最頭痛的就是編程，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能否熟練應(yīng)用宏程序編程，是在大賽中取得好成績(jī)的關(guān)鍵。本文將解決利用華中系統(tǒng)編寫(xiě)常見(jiàn)的軸類零件橢圓面的程序時(shí)出現(xiàn)的難點(diǎn)問(wèn)題，詳細(xì)闡述了宏程序的編寫(xiě)及編程時(shí)的難點(diǎn)突破。讓學(xué)習(xí)者能夠按由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的思路理解橢圓編程的精髓，做到舉一反三。

【關(guān)鍵詞】宏程序;橢圓編程;華中系統(tǒng)編程

1引言

目前在數(shù)控車削加工中，對(duì)于橢圓等一系列非標(biāo)準(zhǔn)圓弧所構(gòu)成的特殊曲面進(jìn)行編程加工時(shí)經(jīng)常采用專業(yè)CAD/CAM軟件自動(dòng)生成加工程序，由于受各方面的影響，在實(shí)際加工中我們使用較多的是利用宏程序編程的方法進(jìn)行加工。在編寫(xiě)宏程序的過(guò)程中，正確使用數(shù)學(xué)公式表達(dá)輪廓曲線是宏程序編程的關(guān)鍵，也是在實(shí)際生產(chǎn)中影響編程效率的兩大難點(diǎn)。本文就以華中數(shù)控系統(tǒng)為例解決軸類橢圓面零件在數(shù)控車削加工中遇到的編程難點(diǎn)。

2宏程序簡(jiǎn)介

1.1宏程序

宏程序是一種具有計(jì)算能力和決策能力的數(shù)控加工程序，在編程中使用變量， 通過(guò)對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行賦值、數(shù)學(xué)用算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)的混合運(yùn)算進(jìn)而使其利用各種條件轉(zhuǎn)移命令的處理達(dá)到描述幾何圖形的目的。

1.2宏程序有如下特點(diǎn)

1.2.1使用了變量或表達(dá)式的計(jì)算功能比如：

G01 X[1+2] ?計(jì)算功能1+2相當(dāng)于 G01 X3

G01 Z[3*SIN[3]] ? ? ?相當(dāng)于 正弦函數(shù)運(yùn)算

1.2.2能夠進(jìn)行程序流程控制，體現(xiàn)了宏程序的決策能力，例如：

IF #1 GE 8 ?…… ?ENDIF ? ?調(diào)用選擇執(zhí)行命令

WHILE #1 LT #2*3 …… ?ENDW ?調(diào)用條件循環(huán)命令

3橢圓宏程序的編程方法

3.1橢圓宏程序編寫(xiě)流程

首先給自變量賦初始值——邏輯用算循環(huán)條件——因變量表達(dá)式賦值——直線插補(bǔ)橢圓——設(shè)置步距變化——結(jié)束。

假設(shè)Z坐標(biāo)為自變量，Z=#2，X坐標(biāo)為因變量X=#1，自變量步長(zhǎng)為Δ，a為橢圓長(zhǎng)半軸，b為橢圓短半軸，則橢圓的精加工宏程序編程如下：

#2=N1 ? ? ? ? ? ? ? ?（給自變量#2賦值N1）

WHILE #2 GE [N2] ? （自變量#2的終止值N2）

1=2b*SQRT[1-#2*#2/a*a]（#1相對(duì)于自變量#2的表達(dá)式）

G01 X[#1] Z[#2-a] ? （用直線插補(bǔ)逼近的辦法加工橢圓）

#2=#2-Δ ? （自變量#2以步長(zhǎng)Δ變化）

ENDW ? ? ? ? ? ? ? ? （循環(huán)結(jié)束）

3.2位置偏移的橢圓宏程序編程

在編程時(shí)，為了便于計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)，常把工件坐標(biāo)系原點(diǎn)和編程原點(diǎn)重合，在宏程序編程時(shí)也是如此。如下圖所示，如果直接以橢圓方程編程，走刀路線為曲線a。把曲線a的所有點(diǎn)x值向上偏移48，Z值不偏移，就可以實(shí)現(xiàn)b曲線。這里是此類宏程序編程的難點(diǎn)。以下是利用橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程來(lái)編寫(xiě)宏程序。

本例中橢圓面加工由兩部分加工來(lái)完成，先加工孔內(nèi)橢圓弧面，再加工外面橢圓面。

孔內(nèi)橢圓面加工宏程序如下：

#1=15;

WHILE #1 GE 0;

#2=1/3*[SQRT[225-#1*#1]];

G01X[48-2*#2]Z[#1-15];

#1=#1-0.2;

ENDW.

外部橢圓面加工宏程序如下：

#1=15;

WHILE #1 GE 0;

#2=1/3*[SQRT[225-#1*#1]];

G01X[2*#2+48]Z[#1-15];

#1=#1-0.2;

ENDE.

4結(jié)束語(yǔ)

橢圓的宏程序是操作者根據(jù)所加工橢圓零件的輪廓形狀，應(yīng)用橢圓方程有效的將數(shù)學(xué)公式與計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相融合而手工編寫(xiě)的加工程序，是目前解決數(shù)控加工實(shí)際問(wèn)題的有效方法。

本文從實(shí)際加工軸類零件時(shí)經(jīng)常碰到的兩大類橢圓面的編程入手，分析介紹了各類橢圓面的宏程序編程方法，在使用宏程序編程時(shí)，首先要能夠選對(duì)變量和自變量，要能寫(xiě)出正確的橢圓方程，再對(duì)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)用算，推導(dǎo)出另一變量的表達(dá)式，最后還要能正確建立工件原點(diǎn)與橢圓中心之間的數(shù)學(xué)表達(dá)關(guān)系，接著準(zhǔn)確的編出所要加工的橢圓面的宏程序。通過(guò)在實(shí)踐中的應(yīng)用， 上述方法能很好地解決實(shí)際加工時(shí)對(duì)橢圓輪廓的處理， 并且還能夠推廣到其非圓輪廓面的數(shù)控車削加工中，能夠保證工件的幾何精度，同時(shí)這些方法還可以在很大程度上減少對(duì)CAM軟件的依靠，減少編程和準(zhǔn)備時(shí)間， 縮短了加工的周期。