參數(shù)編程在數(shù)控車削加工中的應(yīng)用分析

摘要：數(shù)控加工過程中遇到復(fù)雜零件的加工時(shí)，高效以及可靠的加工方法和程序是提高一個(gè)零件的加工質(zhì)量的必要保證。數(shù)控系統(tǒng)中，參數(shù)編程的使用，簡化了程序，使加工的效率得以提高。本文的論述主要通過對異型軋輥環(huán)狀孔型數(shù)控車削加工進(jìn)行分析，并以西門子數(shù)控系統(tǒng)提供的R參數(shù)編程方法為例，介紹了參數(shù)編程在數(shù)控車削加工中的應(yīng)用，從論述的結(jié)果中我們可以看出，參數(shù)編程方法比較高效可靠，工作量也小，工作效率大幅提高。

關(guān)鍵詞：參數(shù)編程；數(shù)控車削加工；R參數(shù)；應(yīng)用

復(fù)雜零件用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，首先是對數(shù)控機(jī)床本身要有嚴(yán)格的要求，其次高效、可靠、通用性強(qiáng)的加工程序?qū)α慵馁|(zhì)量保障也有著直接的作用。現(xiàn)階段來說，最常見的編程方法主要有自動編程以及手工編程。但是，兩者同樣都存在一定的局限性。相對于復(fù)雜的零件來說，手工編程的難度還是比較大的，有時(shí)候甚至找不到辦法完成，然而由于自動編程它的加工程序繁雜，因而修改起來自然比較復(fù)雜，檢驗(yàn)起來也不方便。目前，一種最新的編程方法隨著新的數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)，稱為參數(shù)編程。本文主要利用R參數(shù)編程方法在異型軋輥環(huán)狀孔型數(shù)控車削加工中的應(yīng)用，來舉例說明參數(shù)編程在復(fù)雜的操作中的應(yīng)用。

1、R參數(shù)編程

程序中的地制值與功能代碼用用參數(shù)變量代替編寫加工程序即我們說的R參數(shù)編程。從本質(zhì)上說即是用變量尺來編寫相應(yīng)的計(jì)算公式，這樣按照尺數(shù)值所具有的條件對存在的子程序進(jìn)行多次的調(diào)用，以使編程簡化，達(dá)到程序簡潔無誤，計(jì)算精度精確的目的。

數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 810D提供了100個(gè)R參數(shù)，即R0-R99，編程過程中，這些R參數(shù)可以任意的對其賦值、進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算以及必要的邏輯運(yùn)算。參數(shù)編程可以使很多手工無法編制的程序變得更為簡單，這樣就可以解決一些特殊零件的程序編制存在的問題，提高程序的實(shí)用性。在進(jìn)行參數(shù)編程的過程中，合理選擇變量參數(shù)是最主要的因素，要求認(rèn)真分析所要加工的零件。

2、異型軋輥環(huán)狀孔型曲線加工措施

2.1分析及描述

按照周期性軋制工藝的要求，無限段曲線組合而形成的封閉的曲線共同組成了異型軋輥環(huán)狀孔型的基準(zhǔn)曲線。第一個(gè)是選擇好基準(zhǔn)面，這樣就可以確定一個(gè)平面。為了更為簡潔的對曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)，可以用直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系來表示曲線的分段。軋輥的極徑是由基準(zhǔn)曲線上的隨意的一個(gè)點(diǎn)到基準(zhǔn)面上圓心的距離確定的。

據(jù)圖1中所示，基準(zhǔn)曲線各段的解析式為：

AB段：AB段是直線段，用直角坐標(biāo)系來表示：y=A1x+B1

BC段：BC段是很標(biāo)準(zhǔn)的圓弧段，那么其孔型極徑可以表示為r BC

CD段：y= A2x3+B2x2+C2x+D2

DE段：這一段是阿基米德螺旋線，則用極坐標(biāo)表示為：r=A3θ+B3

EA段：是標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)圓弧段，可以用孔型極徑為表示為r EA

在所有曲線擬合完畢后，Al、Bl、A2、B2、C2、D2、A3、B3、r BC、r EA都是已知量。

2.2刀具位置分析

XOZ平面和異型軋輥孔型曲面的交線一直都是一條圓弧曲線。如果假設(shè)現(xiàn)在的加工點(diǎn)是P，根據(jù)圖2，可以很容易就能得到P點(diǎn)的x軸的坐標(biāo)：x=r2+Bx-h，而

除BC和EA段的Rx是固定值以外，剩下的各段都可以表達(dá)為關(guān)系式：x=r2+Bx-r，r表示加工點(diǎn)的軋輥極徑。

根據(jù)以上分析可知，BC和EA段x軸坐標(biāo)表示為：x=r2+Bx-

剩余段x軸坐標(biāo)為：x=r2+Bx-

其中，式中的r1，r2，Bx和異型軋輥的尺寸是相關(guān)的，根據(jù)加工尺寸而定。R表示極徑，在CD段與AB段可根據(jù)r= 來計(jì)算，在EA段與BC段分別取rEA和rBC，DE段為阿基米德螺旋線方程里面的r，d則可以用增量計(jì)算方法來計(jì)算，它的加工程序與z軸方向進(jìn)給量以及前一加工點(diǎn)刀具的位置自動計(jì)算得出。

2.3加工工藝分析

通過對各段解析式的分析可知，從變化上看，基準(zhǔn)曲線的曲率并沒有發(fā)生很大變化，為了能把R參數(shù)變化存在的特點(diǎn)很好的利用起來，降低編程量，用等間距法使其在z軸方向不斷逼近，用等間距與等間距角二者結(jié)合的方法使其在x軸方向上不斷的逼近。編程的時(shí)候把XOY平面作為加工面是與以往的車削加工不同的，目的是使z軸依然可以利用直角坐標(biāo)系來進(jìn)行表示。

3、數(shù)控程序編制

3.1 R參數(shù)

根據(jù)加工工藝的要求以及精度要求。對R參數(shù)變量進(jìn)行定義。

R5：圓周率π的取值，據(jù)精度要求保留π的小數(shù)位數(shù)；

R6：相鄰的加工點(diǎn)在XOY上投影所形成的夾角，根據(jù)精度的要求設(shè)定其大小。

R7：輥縫尺寸為Bx；

R8：CD段在x軸上的投影間隔Δx，與R6的相同，根據(jù)精度要求設(shè)定其大小。

R25：d，該參數(shù)在程序運(yùn)行時(shí)會自動進(jìn)行確定，因此不需要再設(shè)置；

R50：進(jìn)給率；

R5l：x軸快速進(jìn)給率，有效范圍為所在的程序段。

R80-R88 中間計(jì)算使用的變量，在不同程序中表示的意義不同，不需要設(shè)置。

綜上，R參數(shù)可以把每一步加工都表示出來。在編程的過程中，需要做的就只是給R參數(shù)進(jìn)行賦值，這樣就可以使零件的精度以及尺寸得到最大程度的滿足。

4、結(jié)束語

運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)所具有的強(qiáng)大的計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)編程，尤其是數(shù)控加工中適合數(shù)學(xué)表達(dá)式的各種曲線加工，這在一定程度上對軟件自動編程和手工代碼編程的不足進(jìn)行了彌補(bǔ)。采用參數(shù)進(jìn)行數(shù)控編程，最根本的原理用數(shù)學(xué)來分析所要加工的零件，把各個(gè)加工參數(shù)用簡單的數(shù)學(xué)公式來表達(dá)出來，這樣就在編程時(shí)可以找到合適的參數(shù)來替代。各個(gè)參數(shù)的不同定義，使得主程序沒有必要修改，只需要對其參數(shù)進(jìn)行一定的修改就可以完成一類尺寸不同、結(jié)構(gòu)類似的加工零件，極大的方便了零件的加工精度。也降低了人為輸入程序時(shí)的錯(cuò)誤率，不但降低了成本，更重要的是提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]孟莉，劉嬡，王金泉.自動編程與手工編程探討[J].現(xiàn)代制造工程.2006(8).

[2]秦玉京.R參數(shù)編程在搖臂殼體加工中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械.2007(9).

[3]關(guān)耀奇，陳蓉玲.SINUMERIK 810D系統(tǒng)高級編程及R參數(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械.2006(3).