宏程序加工非圓曲線的分析與應(yīng)用

摘 要:本文針對GSK980TD系統(tǒng)的A類宏程序編程加以詳細(xì)分析，重點(diǎn)分析利用G65編寫端面橢圓的編程步驟，既用宏程序指令表示橢圓方程，以類似G73平行分刀的走刀路線進(jìn)行加工，從而提高工件形狀精度和表面質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:數(shù)控大賽 GSK980TD系統(tǒng) 宏程序 橢圓 A類宏G65指令

中圖分類號:TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0023-02

近年來，全國數(shù)控大賽廣泛舉行，各級職業(yè)技術(shù)院校都積極參加，數(shù)控大賽中應(yīng)用宏程序變量進(jìn)行編程，對可以用函數(shù)公式描敘的工件輪廓或曲面進(jìn)行數(shù)控加工。宏程序是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)重要的新功能和新方法，也是全國數(shù)控技能大賽實(shí)操考試主要考核點(diǎn)之一。在數(shù)控大賽中，不僅比出成績，而且選拔出一批優(yōu)秀的數(shù)控技能人才，交流了技藝，激發(fā)了數(shù)控操作領(lǐng)域從業(yè)人員學(xué)習(xí)和提高自身技能的興趣和比學(xué)趕幫超的積極性，對整體提高各院校數(shù)控操作人員技能水平起到重要推動(dòng)作用。競賽不僅探索出一條選拔技能人才的道路，并且?guī)?dòng)一些地區(qū)數(shù)控技能實(shí)訓(xùn)基地建立，對數(shù)控技能人才的培養(yǎng)和成長都將起到積極的推動(dòng)作用。

因此，我校要利用好這個(gè)為技能人才提供展示技能、交流創(chuàng)新的平臺(tái)。以學(xué)校為單位，提高技能，找出弱項(xiàng)，并且根據(jù)自己學(xué)校機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況有針對性的提高。通過對我校數(shù)控車工參賽選手實(shí)際操作訓(xùn)練的觀摩和研究，并且自己動(dòng)手操作GSK980TD這套系統(tǒng)，針對利用宏程序車削外圓和端面為橢圓的輪廓形狀有了自己的認(rèn)識(shí)和見解。

廣東省數(shù)控技能大賽車工組參賽選手使用的設(shè)備即為GSK980TD系統(tǒng)，而且我校也有這套系統(tǒng)的車床供我校準(zhǔn)備參加競賽的選手練習(xí)使用，GSK980TD系統(tǒng)提供了類似于高級語言的宏指令G65，用戶宏指令可以實(shí)現(xiàn)變量賦值、算術(shù)運(yùn)算、邏輯判斷及條件轉(zhuǎn)移，有利于編輯特殊零件的加工程序，如外輪廓線的局部為非圓曲線的情況。非圓曲線還包括拋物線、雙曲線等其他幾種形式，因?yàn)樵趯?shí)際操作中以橢圓加工變數(shù)最多，最具有代表性，其中以端面橢圓加工最具難度。本文重點(diǎn)分析端面橢圓的宏程序編寫步驟，宏程序就是利用公式來加工工件的，比如說非圓曲線橢圓，如果沒有宏程序的話，我們就要逐點(diǎn)算出橢圓曲線上若干個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后慢慢用直線來逼近，但是如果是一個(gè)表面光潔度要求很高的工件的話，那么需要計(jì)算的點(diǎn)坐標(biāo)很多，增大了計(jì)算量并且編程變得繁瑣.可是應(yīng)用宏程序后，我們可以把橢圓的公式輸入到系統(tǒng)中，然后我們給出變量坐標(biāo)，例如Z坐標(biāo)，并且每次增加差量，那么宏程序就會(huì)自動(dòng)算出X坐標(biāo)，并且進(jìn)行車削，實(shí)際上宏在程序中起到的是運(yùn)算作用。

宏一般分為A類宏和B類宏，A類宏是以G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx 的格式輸入的，B類宏的程序則是以直接的公式和語言輸入的，和C語言很相似，雖然B類宏的應(yīng)用比較廣，但是在一些老系統(tǒng)中，比如GSK980TD中由于它的MDI的鍵盤上沒有公式符號，為此如應(yīng)用B類宏程序的話只能在計(jì)算機(jī)上編好再通過接口傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中，但是如果沒有PC機(jī)和電纜的話，那么只有通過A類宏程序編制了。

下面以凸面橢圓朝上運(yùn)用GSK980TD系統(tǒng)分析A類宏程序編程原理(圖1)。

以端面橢圓為例，加工步驟如下。

1.工藝分析

加工橢圓的工藝分成粗加工和精加工，加工端面橢圓運(yùn)用極限坐標(biāo)公式轉(zhuǎn)換成宏程序編程，其走刀路線類似于G73配合G70的粗、精車加工，運(yùn)用起來比較方便。

2.C刀尖補(bǔ)償:端面圓弧刀具

數(shù)控車刀采用刀尖圓弧補(bǔ)償進(jìn)行加工時(shí)，刀尖形狀和切削時(shí)所處位置不同，其補(bǔ)償量與補(bǔ)償方向也不同，根據(jù)各種刀尖形狀和刀尖位置不同數(shù)控車刀的刀具切削沿位置共有9種，刀沿位置號如圖2。

3.走刀路線

如示意圖:粗車為10刀，共切深9.5mm，一刀精車，為0.5mm。一共切深10mm，正好等于橢圓的短半軸長度(圖3)。

4.設(shè)置坐標(biāo)系及自變量

根據(jù)圖紙中所示橢圓形狀，為了對刀和編程方便，設(shè)置工件右端面為編程坐標(biāo)中心，圖中端面形狀為1/2個(gè)橢圓輪廓，橢圓的幾何中心和編程坐標(biāo)中心重合，Z軸與X軸存在一定的關(guān)系，如極限方程(1)，其中長半軸a為24mm，短半軸b為10mm，自變量為橢圓輪廓點(diǎn)的圓心角度。

判斷自變量的變化范圍。如圖走刀路線圖所示，第一刀到最后一刀為仿G73平行分刀路線，切削走刀方向是從橢圓外輪廓到橢圓中心(減小刀具振動(dòng))，自變量圓心角度變化從90°到0°。

對于橢圓的輪廓，其方程有兩種形式

1)極限坐標(biāo)形式

a—X方向橢圓的半軸長

b—Z方向橢圓的半軸長

:橢圓上某點(diǎn)的圓心角

2)直角坐標(biāo)方程

利用G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx格式將1)極坐標(biāo)公式轉(zhuǎn)化為宏指令編程如下:

5、編程及解析:

G00 X100 Z100;

M03 S02;

T0101;

G0 X50 Z10;

G65 H01 P#208 Q9500;

(相當(dāng)于G73中W值，總切削深度)

N1 G65 H01 P#200 Q24000;

(公式1中的a值，賦24)

G65 H01 P#202 Q10000;

(公式1中的 b值，賦10)

G65 H01 P#204 Q90000;

(起始角度公式1中 賦90度)

G65 H01 P#206 Q0;

(終止角度公式1中 賦0度)

N2 G65 H04 P#500 Q2 R#200;

(2a)

G65 H31 P#502 Q#500 R#204;

(x=2a*sin90)

G65 H32 P#504 Q#202 R#204;

(z=b*cos90)

G65 H03 P#506 Q#208 R#504;

(W-Z)

G42 G01 X#502 Z#506;

(刀尖半徑右補(bǔ)償，實(shí)際切削)

G65 H03 P#204 Q#204 R500;

(角度累加器，累加角度為0.5度)

G65 H85 P2 Q#204 R#206;

(條件判斷是否終止角度)

G40 G00 Z10;

(取消半徑補(bǔ)償，退刀)

X50;

G65 H03 P#208 Q#208 R950;

(深度累加器，變化量為0.95mm)

G65 H85 P1 Q#208 R0;

(判斷是否達(dá)到深度)

G0X100 Z100;

T0100;

M30;

注:此程序?yàn)榇旨庸ぃ康肚猩?.95，共9.5mm，留了0.5mm的精車余量，精車程序只需在以上程序做些許改動(dòng)如下:

即將第五行G65 H01 P#208 Q10000;改為G65 H01 P#208 Q0;(其中Q值改為0)，其他不變。

如果遇到橢圓加工的其他情況，可以運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，其他步驟區(qū)別不大。若遇到其他非圓曲線編程，只是在線性公式轉(zhuǎn)換運(yùn)用宏指令方面有所區(qū)別。希望可以給予有需要的人一些參考，幫助其全面地、清晰的認(rèn)識(shí)宏程序，由此提高自己的技能水平。

參考文獻(xiàn)

[1]980TD系統(tǒng)說明書

[2]機(jī)械工程師.2009(3).

[3]沈建峰.數(shù)控車床技能鑒定.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文