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        基于MATLAB的非圓曲線螺紋數(shù)控車削加工研究

        2018-03-26 03:04:44王萬(wàn)里劉子恒董笑天智鑫培王瑋
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:宏程序數(shù)控加工

        王萬(wàn)里 劉子恒 董笑天 智鑫培 王瑋

        摘 要:在數(shù)控車削編程中,非圓二次曲線回轉(zhuǎn)體零件的螺紋加工是一個(gè)難點(diǎn)。首先利用 MATLAB 軟件計(jì)算非圓曲線螺紋宏程序的牙底直徑,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,驗(yàn)證螺紋程序的可加工性。從而方便地實(shí)現(xiàn)了二次曲面螺紋的數(shù)控加工。實(shí)驗(yàn)表明,該方法具有更好的加工柔性和更快的加工效率。

        關(guān)鍵詞:MATLAB;宏程序;非圓二次曲線螺紋;數(shù)控加工

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.222

        0 引言

        在數(shù)控車車削編程加工過程中,當(dāng)零件輪廓帶有非圓曲線螺紋(如二次曲線、漸開線、拋物線等)型面時(shí),由于該種零部件型面上午幾何要素的特殊性,與常規(guī)的帶有圓柱、圓錐等型面的零部件相比,二次曲面螺紋的編程、加工、檢測(cè)相對(duì)復(fù)雜。如用軟件編程,則生成的程序結(jié)構(gòu)容量較大,檢查、修改困難。實(shí)際加工中,用宏程序編程,能夠給我們帶來(lái)諸多的方便,但是程序檢驗(yàn)比較困難。本文借助MATLAB軟件,以數(shù)控車床上加工橢圓螺紋為例,分析宏程序編制二次曲線螺紋加工程序的基本思路、技巧及驗(yàn)證方法。

        1 零件編程分析

        以橢圓為例,為了和數(shù)控車編程坐標(biāo)系參數(shù)一致,橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的參數(shù)y、分別相對(duì)應(yīng)的是數(shù)控車、坐標(biāo)軸,橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程改為:

        ,加工螺距為2的普通三角螺紋,尺寸如圖1所示。

        根據(jù)工件圖示尺寸可以看出,運(yùn)用數(shù)控車的宏程序編程可以實(shí)現(xiàn)外緣輪廓加工,再利用螺紋加工宏程序語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)螺紋加工,程序如下:

        O0001;

        M03 S800;

        T0202;

        G00 X30 Z5;

        G73 U4 R4; (外輪廓粗加工)

        G73 P10 Q20 U0.5 F0.12;

        N10 G00 X20;

        G01 Z0;

        #1=0; (橢圓宏程序)

        N1 #2=20*COS[#1]-20;

        #3=4*SIN[#1]+20;

        G01 X[#3] Z[#2];

        #1=#1+1; IF[#1 LT 181] GOTO1;

        N20 G01 X30;

        M03 S1000;

        T0202;(外輪廓精加工)

        G00 X30 Z5;

        G70 P10 Q20 F0.05;

        G00 X100 Z200;

        M03 S400;

        T0606;(橢圓面螺紋加工宏程序)

        G00 X30 Z5;

        #7=0.2; N2 #4=0; G00 X30; Z0; X[20-#7];

        N3 #5=1-[#4+20]*[#4+20]/400;

        #6=20+4*SQRT[#5];

        G32 X[#6-#7] Z[#4] F2;(螺距是2)

        #4=#4-2;

        IF[#4 GT -42] GOTO 3;

        #7=#7+0.2; (精加工螺紋牙型)

        IF[#7 LT 0.8] GOTO 2;

        G00 X30;

        X100 Z200;

        T0404;

        G00 X30 Z-43;

        G01 X0;

        X100;

        Z330;

        M05;

        M30;

        2 MATLAB軟件分析螺紋加工宏程序

        考慮拋物橢圓加工特性和螺紋加工方便對(duì)刀,工件坐標(biāo)系設(shè)置在橢圓右端面,編程時(shí)只考慮該拋物線z軸取值都在負(fù)半軸、x軸取值都在正半軸的數(shù)值,輸出程序如下:

        a=20;

        b=2;

        z=-40:2:0;

        x=(b/a)*sqrt(a^2-(z+20)*(z+20));

        plot(z,x,'.r');

        axis([-40 0 0 3.5]);

        xlabel('');

        ylabel('');

        title('')

        set(gca,'ydir','reverse');

        上述程序輸出圖2所示:

        橢圓底徑尺寸坐標(biāo)值輸出如表1。

        由于螺紋車削時(shí)的走刀速度較快, 隨著切削深度增加,螺紋刀具兩側(cè)的切削刃聚集了較高的切削力,圓弧

        曲率變化還會(huì)導(dǎo)致車刀兩側(cè)切削刃受力不均,牙型側(cè)面的粗糙度因此不同。下圖為使用本文宏程序進(jìn)行加工橢圓曲面螺紋加工成品,如圖3。

        結(jié)合圖2和表1可以看出,通過MATLAB軟件驗(yàn)證二次曲面螺紋宏程序的螺距以及底徑尺寸是否滿足加工要求,比軟件作圖和手工測(cè)量更容易,更方便。

        3 總結(jié)

        MATLAB軟件結(jié)合數(shù)控宏程序,實(shí)現(xiàn)二次曲線輪廓編程加工的驗(yàn)證,方法簡(jiǎn)單,輸出圖形直觀,隨著工業(yè)產(chǎn)品性能要求的不斷提高,非圓曲線零件的應(yīng)用越來(lái)越廣泛、精度要求越來(lái)越高。結(jié)合MATLAB軟件,對(duì)非圓曲線的宏程序編程以及加工中出現(xiàn)問題的地方直接通過軟件計(jì)算出來(lái),操作者可以依據(jù)零件精度要求更改宏程序參數(shù),提高了加工效率。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王恒廠,周燕飛.由C語(yǔ)言程序格式解析宏程序[J].現(xiàn)代制造工程,2008(05):126-127.

        [2]北京法那科機(jī)電有限公司.Fanuc 0i mate TC 操作說明書[S].2007.

        [3]王恒廠,閆方等.基于MATLAB的復(fù)雜型面數(shù)控加工編程[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化.2016(02):111-113.

        基金項(xiàng)目:大學(xué)生創(chuàng)新基金(2018CX92306)

        作者簡(jiǎn)介:王萬(wàn)里(1971-),男,南京人,助理工程師,主要研究方向: CAD /CAM。

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