宏程序在車削旋轉(zhuǎn)橢圓中的應(yīng)用

吳 維，江書勇

(成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校 實(shí)訓(xùn)基地，成都 610071)

宏程序在車削旋轉(zhuǎn)橢圓中的應(yīng)用

吳 維，江書勇

(成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校 實(shí)訓(xùn)基地，成都 610071)

數(shù)控車床在車削旋轉(zhuǎn)橢圓等非圓二次曲線輪廓時(shí)，常用的加工指令難以完成曲面加工，必須采用宏程序編程。宏程序綜合了函數(shù)計(jì)算、邏輯變量等手段，可以靈活處理復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷功能，為復(fù)雜輪廓的加工提供了方便。以華中數(shù)控世紀(jì)星HNC-22型車床數(shù)控系統(tǒng)為例，介紹了宏程序在數(shù)控車床中加工旋轉(zhuǎn)橢圓的應(yīng)用。

數(shù)控車床;旋轉(zhuǎn)橢圓;宏程序

在數(shù)控車床上車削二次曲線主要有“CAD/CAM軟件自動(dòng)編程”和“利用宏程序編程”2種編程方式。由于手工編程具有高效、靈活、方便的優(yōu)勢，因此在數(shù)控車床的使用中非常普遍。但是在車削拋物線、雙曲線、橢圓等曲線輪廓的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)的G代碼程序不能滿足使用要求。宏程序［1］具有算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、引用變量的功能，并且可以進(jìn)行程序的循環(huán)和跳段，因此，在車削二次曲線輪廓時(shí)使用宏程序非常必要。

近幾年，全國數(shù)控車床比賽的加工零件上經(jīng)常會(huì)涉及到二次曲線輪廓［2］的加工，隨著比賽水平的提高，比賽圖形也開始出現(xiàn)非正交二次曲線。由于各個(gè)機(jī)床廠商的編程手冊(cè)上只介紹宏程序在加工正交曲線的應(yīng)用;參考資料也主要介紹法拉克數(shù)控系統(tǒng)在加工正交曲線時(shí)的應(yīng)用［3］，這就使得在教學(xué)和比賽中使用較多的國產(chǎn)華中數(shù)控系統(tǒng)車削非正交二次曲線一直是個(gè)難點(diǎn)。因此，有必要探討華中數(shù)控系統(tǒng)車床車削非正交的旋轉(zhuǎn)橢圓的應(yīng)用。

1 數(shù)學(xué)處理

1.1 橢圓方程

在宏程序的編制中，首先要建立橢圓的數(shù)學(xué)方程［4］，將原標(biāo)準(zhǔn)方程轉(zhuǎn)化到加工工件坐標(biāo)系中來，在公式的轉(zhuǎn)換中，要注意x和z軸的方向，然后編寫宏程序。橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為:(其中a為長半軸;b為短半軸)。

1.1.1橢圓旋轉(zhuǎn)公式

圖1 加工零件圖

在宏程序中首先把橢圓看作是一個(gè)水平放置的橢圓，然后根據(jù)旋轉(zhuǎn)公式［5］進(jìn)行橢圓的旋轉(zhuǎn)。橢圓的旋轉(zhuǎn)公式為:x'=zsin θ，z'=zcos θ-xsin θ。(其中 x'、z'為橢圓旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo);x、z為橢圓旋轉(zhuǎn)之前的坐標(biāo);θ為旋轉(zhuǎn)角度，若橢圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，θ為負(fù)值，若橢圓逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，θ為正值。)

1.1.2節(jié)點(diǎn)的計(jì)算

首先要根據(jù)圖1中旋轉(zhuǎn)橢圓部分的節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行計(jì)算，得到橢圓在旋轉(zhuǎn)之前圓弧起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)，這里要注意的是:哪段圓弧才是在旋轉(zhuǎn)之前所需要的，可以利用繪圖軟件在旋轉(zhuǎn)之后的橢圓中將所需要的圓弧區(qū)間用角度標(biāo)示出，如:(100.12°);然后將這個(gè)區(qū)間逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°得到旋轉(zhuǎn)之前的圓弧。如圖2所示，在旋轉(zhuǎn)之前，此圓弧的起點(diǎn)為(17.2，12);終點(diǎn)為(-14，14)。需要注意的是:在編寫旋轉(zhuǎn)之前的橢圓輪廓變量公式時(shí)，一定要選擇旋轉(zhuǎn)之后需要的那部分輪廓來進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的計(jì)算。正確的選擇橢圓輪廓才能夠計(jì)算出準(zhǔn)確的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

2 編寫程序

圖2 加工零件圖

以圖2為例，加工零件右端面橢圓部分尺寸，編寫數(shù)控加工程序。程序如下:(選用機(jī)床:華中數(shù)控HNC-22T型數(shù)控車床;選用刀具:1號(hào)刀為90°外圓車刀、2號(hào)刀為3.5 mm切槽刀;毛坯:45號(hào)鋼，尺寸為Φ 60 mm×80 mm。)

3 結(jié)語

用戶在機(jī)床的說明書中可以查閱到宏程序的基本使用規(guī)則，許多資料也是以橢圓或者其他二次輪廓曲線為例進(jìn)行宏程序使用的講解，但是在采用宏程序加工非正交的二次輪廓曲線時(shí)較少涉及，本文以旋轉(zhuǎn)的橢圓為例進(jìn)行闡述，具體分析了在加工旋轉(zhuǎn)橢圓時(shí)，曲線輪廓的選擇和坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，以及旋轉(zhuǎn)公式的應(yīng)用，通過在華中數(shù)控世紀(jì)星HNC-22型數(shù)控車床上進(jìn)行加工，能夠加工出旋轉(zhuǎn)橢圓的輪廓曲線，并且通過調(diào)整#10=#10–0.1程序段中被減數(shù)的大小，可以獲得較高的曲線輪廓的表面質(zhì)量。

［1］曹鳳.數(shù)控編程［M］.2版.重慶:重慶大學(xué)出版社，2008.

［2］楊錦濤.數(shù)控車橢圓宏程序編制［J］.職業(yè)技術(shù)，2009(10):80-83.

［3］韓長軍.用戶宏程序的應(yīng)用［J］.職業(yè)，2011(12):32-35.

［4］金方軍.非圓二次曲線輪廓的數(shù)控車宏程序加工［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2009(5):47-49.

［5］吳勝強(qiáng).宏程序在非圓輪廓曲線加工中的應(yīng)用［J］.機(jī)床與液壓，2009(4):112-115.

Macro Program Application in Turning Rotating Ellipse

WU Wei，JIANG Shuyong
(Practice Training Base，Chengdu Electromechanical College，Chengdu610071，China)

In turning non-circular conic profiles，it is difficult to use common-used commands to process surface.In this paper，macro programming is introduced into the Central China Century Star HNC-22 lathe CNC system.Results show that the CNC system is enhanced because of the functions of macro program，such as complex mathematical calculation and logical judgments.

CNC lathe;Rotating ellipse;Macro program

TG519.1

A

1008-5440(2011)03-0015-03

2011-06-13

吳維(1982-)，男(漢族)，四川榮縣人，助教，本科，研究方向:數(shù)控加工。

江書勇(1975-)，男(漢族)，重慶人，講師，碩士，研究方向:機(jī)械制造及自動(dòng)化。