基于宏程序的數(shù)控車床編程方法研究

陳農(nóng)娣

（廣東省工業(yè)高級技工學校 廣東韶關 512005）

基于宏程序的數(shù)控車床編程方法研究

陳農(nóng)娣

（廣東省工業(yè)高級技工學校 廣東韶關 512005）

本文主要針對宏程序的數(shù)控車床編程的方法展開了研究，對相關的數(shù)學理論作了詳細的介紹，并提出了一系列的編程方法和技巧，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

宏程序 數(shù)控車床 編程方法

由于數(shù)控技術沒有直接可調(diào)用的指令，在一些比較特別的編程中就需要宏程序進行工作。而宏程序具有通用性強、程序短、效率高、檢查和修改方便等優(yōu)點，在數(shù)控車床的編程中逐漸得到了廣泛的應用。基于此，本文就宏程序的數(shù)控車床編程的方法進行了研究，相信對有關方面的需要能有一定幫助。

1.相關數(shù)學理論介紹

1.1 特征曲線方程

以橢圓曲線方程為例，x，y為直角坐標系的橫坐標和縱坐標，a，b為長短軸，θ為橢圓上任意一點與原點的連線與x軸形成的夾角。

需要注意的是在數(shù)控車床編程中，z，x為編程坐標系的橫坐標和縱坐標，故直角方程要進行相應變換，即此處x表示半徑值。

在橢圓方程中，a若在x軸方向上，b在z軸方向上，則方程應變?yōu)椋杭撮L短軸與坐標軸存在一一對應關系。

關于如何選擇坐標系的問題，一般情況下建議采用直角坐標系，因為其符合我們編程坐標的軸數(shù)。但當已知起點和終點對應坐標原點的夾角時，應采用參數(shù)坐標系。因此已知條件不同，選擇的坐標系不同。

1.2 坐標的平移及坐標的變換

1.2.1 坐標的平移問題

首先要確定坐標坐標平移前后的原點。其次，找出平移前的坐標原點與平移后的坐標原點存在的關系。最后進行一次換算即可。

上式即一點在坐標系平移前后之坐標關系式。

1.2.2 坐標的旋轉(zhuǎn)問題

首先要明確旋轉(zhuǎn)的角度，然后根據(jù)矢量疊加原理，確定

變換方程即可。

上式即為經(jīng)過旋轉(zhuǎn)θ角后在直角坐標系中某一點坐標的關系式。

1.2.3 坐標平面內(nèi)任意變換問題

若是坐標變換中，既存在平移變換，又存在旋轉(zhuǎn)變換，建議優(yōu)先進行平移變換再進行旋轉(zhuǎn)變換，符合由簡單到復雜的原則。

2.編程方法與技巧

2.1 特征曲線宏程序的使用步驟

2.1.1 選定自變量。

一般有以下兩種情況：

（1）若已知標準方程，非圓曲線中的X和Z坐標均可以被定義成為自變量，一般選擇變化范圍大的一個作為自變量。但一旦給定起點和終點的已知條件，則應選擇已知條件較多的該軸坐標為自變量。

（2）參數(shù)方程一般只有一個變量，所以這個變量就是自變量。

2.1.2 確定自變量變化范圍。

值得注意的是，必須明確該坐標值的坐標系是相對于非圓曲線自身的坐標系，其起點坐標為自變量的初始值，終點坐標為自變量的終止值。

2.1.3 進行函數(shù)變換，

確定因變量相對于自變量的宏表達式。在標準方程中因為存在根號，所以因變量有正負兩個，但是根據(jù)圖紙可以直接判斷取舍一個。函數(shù)變換得：，舍正取負。在參數(shù)方程中，因為X和Z分別對應同一個自變量，所以不用進行函數(shù)變換。

2.1.4 進行坐標變換

根據(jù)※1.2坐標系轉(zhuǎn)換，將自身坐標系轉(zhuǎn)換成編程坐標系 （工件坐標系）的過程。這樣，才可以在機床上實現(xiàn)正確加工。

2.1.5 利用WHILE/DO循環(huán)語句完成宏程序編制。

一般格式為：

需要注意的是，【循環(huán)體】包括函數(shù)變換、刀具進給和自變量自增三部分。

刀具進給一般采用G01指令。自變量自增（減）目的是為了使循環(huán)體得以循環(huán)，例如x=x+1，自增（減）值可以是1以外的數(shù)字，數(shù)值越大，步距越大，加工精度越低，數(shù)值越小，步距越小，加工精度越高。精度越高，數(shù)控系統(tǒng)運算量越大，進給速度越慢，加工效率越低，因此必須根據(jù)加工要求合理選擇步距。

下面筆者以WHILE/DO語句編寫一段橢圓加工程序。

2.2 特征曲線實例編程

2.2.1 標準橢圓宏程序編程

加工圖1所示橢圓輪廓，棒料Φ45，編程零點放在工件右端面。

分析：

（2）根據(jù)已知條件令Z為自變量。

（5）因為編程零點放在工件右端面，所以必須將橢圓中心變換至編程零點，根據(jù)平移公式得出：x=x'；z=z'-60

（6）編寫WHILE/DO語句如下：

圖1

2.2.2 拋物線宏程序編程分析圖2：

（1）已知該拋物線方程為：。令Z為自變量。

（2）根據(jù)已知條件，自變量Z變化范圍在自身坐標系中為【1，15.626】。

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（3）函數(shù)變換：。因為x在原點下方，舍正取負。

（4）因為編程零點放在工件右端面，所以必須將曲線中心變換至編程零點，根據(jù)平移公式得出：x=x'+20；z=z'-25.626

（5）編寫WHILE/DO語句如下：

圖2

2.2.3 斜橢圓宏程序編程分析圖3：

圖3

（1）根據(jù)已知條件令θ為自變量。因為起點和終點不在同一象限，而且x、y不存在一一對應函數(shù)關系，故不能以x或y為自變量，而應該以θ為自變量。

（2）自變量范圍需要通過計算求得。根據(jù)參數(shù)方程x=a*cosθ或y=b*sinθ，只要知道起點和終點的x或y的的坐標值，就可以求得起始角和終止角。

已知在xoy坐標系中，計算得到：

起點x=50-12.3=37.7，y=60/2-20=10，

終點x=97.1/2-20=28.55y=47.7+12.3-50=-10；

在XOY坐標系中，分別計算起點和終點的X坐標值（根據(jù)※1.2坐標系轉(zhuǎn)換公式）

起點X=xcos30°+ysin30°=37.7*cos30°+10*sin30°=37.649；

同理，終點X=5.6125；

將計算出的起點和終點值帶入公式 x=a*cosθ，求得起始角θ1=-19.741o和終止角 θ2？=81.93o；故自變量 θ 范圍為［-19. 741，81.93］。

（4）根據(jù)已知得到橢圓參數(shù)方程：x=40*cosθ，y=30*sinθ。

（5）因為編程零點放在工件右端面，所以必須將橢圓中心變換至編程零點，根據(jù)平移公式得出：x=x'+20；z=z'-50；

（6）編寫WHILE/DO語句如下：

結(jié)語

綜上所述，宏程序是數(shù)控系統(tǒng)的一種擴展功能，具有通用性強、程序短、效率高、檢查和修改方便等優(yōu)點，在數(shù)控車床的應用中能有極大的幫助。而本文就針對宏程序的數(shù)控車床編程的方法作了系統(tǒng)的探討，旨在能為數(shù)控車床技術的發(fā)展進步提供幫助。

［1］程啟森、張俊.數(shù)控車床非圓曲線宏程序編程優(yōu)化處理［J］.煤礦機械. 2014（07）.

［2］羅根云、于小莎.淺談數(shù)控車床編程中宏程序的巧用［J］.科技資訊. 2010（11）.