海德漢iTNC530的Q參數編程在壓氣機葉輪制造中的應用

王振宇

(1.南京航空航天大學,江蘇 南京 210016;2.無錫職業技術學院,江蘇 無錫 214121)

海德漢iTNC530的Q參數編程在壓氣機葉輪制造中的應用

王振宇1,2

(1.南京航空航天大學,江蘇 南京 210016;2.無錫職業技術學院,江蘇 無錫 214121)

針對壓氣機整體葉輪制造,研究了海德漢iTNC530系統的Q參數編程在壓氣機葉輪制造中的應用方法。分析了葉輪的工藝要求和Q參數編程的必要性,給出了Q參數的變量選擇范圍和運算方法,討論了邏輯判斷語句及使用方法,編寫了應用于葉輪加工的Q參數程序,最后給出了程序的調試方法和結論。

葉輪;iTNC530;Q參數;數控編程

壓氣機整體葉輪在工作中要進行高速運轉,為了防止振動并降低噪聲,整體葉輪對動平衡性的要求很高。整體式葉輪的葉片是均勻分布在輪轂上,因此,在工藝設計時綜合考慮了葉輪的對稱問題,利用葉片、流道等加工表面關于葉輪旋轉軸的均勻分布的特點,僅編制一組葉片和流道的加工程序如圖1所示。其他各組葉片的程序,通過對這個程序進行圓周陣列的方法,來實現葉輪的加工,這樣各組葉片用同一個程序加工,可以保證加工完成的葉輪有很好的動平衡性。這就要求我們在數控程序編制時,研究出一種采用同一個數控程序來完成對不同位置相同形狀加工的數控程序編制方法。

由于數控系統的不同,具體實現的方法也會有些不同。目前在我國的5軸聯動的數控機床中,海德漢iTNC530是被大量使用的一種數控系統。本文研究的葉輪的數控編程方法正是基于這個平臺上的,有比較廣泛的實用價值。

圖1 葉輪Fig.1 Impeller

1 Q參數編程

海德漢iTNC530系統配備了一種變量編程功能,稱為Q參數編程。在數控程序中可使用Q參數作為變量,對變量進行賦值和運算,并可以實現依照給定的邏輯條件來執行加工步驟。通過Q參數編程可以實現以下功能:

1.加工形狀類似但大小不同的內容。

2.加工大小相同但位置不同的內容。

3.加工用數學函數所定義的輪廓內容。

4.實現自動化功能。

可見,Q參數編程的最大特點是將有規律的形狀用簡短的程序段表示出來,編寫出的程序簡潔,通用性強。實際上海德漢iTNC530系統自帶的很多復雜的固定循環功能都是使用了Q參數編程實現的。

1.1 變量

在一個零件程序中編寫依照給定的邏輯條件來執行的零件加工程序,這就需要使用被稱為Q參數的變量,而不能用固定數值。Q參數用字母Q標志,其后數字范圍0至1999。由于海德漢iT-NC530系統自帶的很多功能均使用了Q參數,因此在這個參數范圍中很多已經被數控系統所占用。用戶可以使用的參數范圍請見表1。

表1 用戶可以使用的Q參數范圍Tab.1 Q parameters range that the user can use

1.2 邏輯條件

海德漢iTNC530通過比較一個Q參數與另一個Q參數或數值來實現If2Then結構的邏輯判斷。如果條件被滿足,將繼續執行條件后標記處的程序。如果條件未能滿足,將繼續執行下一個程序段。可以判別的比較結果有以下4種,見表2:

表2 If2Then結構的邏輯判斷語句Tab.2 If2then structure logic statement

通過If2Then結構的邏輯判斷,程序可以按照設計的規則來改變程序的流程,實現選擇結構和循環結構。

1.3 子程序結構

利用子程序功能,只需對加工過程編寫一次程序,之后可以多次調用運行。葉輪中只要將一組葉片程序編成子程序,通過多次調用來實現葉輪的加工,這樣可以大大壓縮程序的大小,節約編程的時間和程序存儲空間。

iTNC530順序執行零件程序直到用CALL PGM(調用程序)功能調用另一個程序的程序段,然后,從頭到尾執行另一個程序,iTNC530再從程序調用之后的程序段開始恢復第一個(調用)零件程序的運行。要注意的是被調用的程序不允許含有輔助功能M2或M30。

2 程序實例

程序思路:用Q參數編寫主程序,并定義好主軸轉速、調用刀具、設定工件坐標系,將一組葉片的加工程序編進子程序,各組葉片的加工通過旋轉坐標系后調用子程序來實現,將旋轉的角度設定為變量,并用360的角度判別是否完成葉輪的加工。

在海德漢公司的iTNC530數控系統中采用的循環編寫格式為:

另外,由于裝夾或換刀造成的誤差對提高整體葉輪的動平衡性及加工精度也是非常重要的。對葉輪的加工應在一次裝夾中加工完成,各個葉片的精加工應采用同一把刀完成。

3 程序的調試

Q參數編程由于使用了變量編程,程序尤其復雜。因此,在實際加工中,即使很有經驗的工程師也需要對程序進行反復的調試。在五軸聯動數控機床的加工中,主軸頭的旋轉或工件旋轉很容易發生干涉和碰撞,造成工件、刀具甚至機床的損壞。

虛擬機床是現實機床在虛擬空間的映射。通過虛擬機床對五軸聯動數控加工進行仿真,能夠真實地反映制造加工過程中的過切、碰撞等干涉現象,為程序的修改提供了依據;本文構造了一臺映射DMG60T的虛擬數控機床,如圖2所示,對編寫的加工程序進行了反復調試,在不消耗材料、能源,不占用機床時間的情況下得到了正確的數控加工程序。

圖2 DMG60T虛擬機床Fig.2 DMG60T Virtual machine

4 結 語

Q參數編程其程序具有很好的易讀性和易修改性,編程效率高,程序內存小。通過改變相應的Q參數值能實現規格不同的整體葉輪的加工,使程序使用靈活,通用性強。因此對Q參數編程研究和應用非常重要,而涉及這方面的文章很少。本人結合整體葉輪加工的探索與實踐,淺談了Q參數編程及其在葉輪加工中的應用,希望更多的技術人員來共同研究。

[1] 吳榜洲.iTNC530數控系統中使用標準循環與變量編程實現矩形橢圓的漏斗型加工[J].數控與軟件, 2008(12):73275.

[2] 徐國權,周清卿.海德漢系統運用循環功能編程在多軸加工中心的應用[J].金屬加工,2010(20):68271.

[3] 張棉好.海德漢iTNC530系統固定循環的后置處理[J].工藝與檢測,2009(5):1112113.

[4] 黃啟紅.淺析宏程序在實現模塊化編程中的應用[J].制造業信息化,2011(6):76277.

Heidenhain ITNC530’s Q Parameter Programming in the Compressor Impeller’s Manufacturing Application

WANG Zhenyu1,2
(1.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China; 2.Wuxi Institute of Technology,Wuxi 214121,China)

Aiming at the compressor impeller,and studies Heidenhain iTNC530 system’s Q parameter pro-gramming in the compressor impellers the application method of manufacturing.This paper analyzes the technological requirements of the impeller and Q parameter programming are given,and the necessity of the variable parameter selection scope Q and operation method,discuss logic statements and method of use,write used in processing of impeller parameters,and finally gives the Q program of the programs de-bugging method and conclusions.

impeller;ITNC530;Q parameters;CNC programming

TP 311.11

A

167127880(2011)0520040203

2011-08-31

王振宇(1974— ),男,江蘇無錫人,副教授,南京航空航天大學碩士研究生,主要從事CAD/CAM,數控加工方面的研究。