旋轉曲線的宏加工

尤從政

摘 要：很多零件的輪廓上有拋物線、橢圓曲線、雙曲線等非圓弧異形曲線。本文討論的是利用宏程序指令在加工此類曲線零件的方法，從而提高生效率。

關鍵詞：數控車床；旋轉正弦曲線；宏程序

中圖分類號：TG547 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0010-02

1 宏程序加工分析

宏程序編程通過變量設定，編寫出可自動進行運算的宏程序，進而利用公式描述出正確的非圓曲線，以達到簡化編程以及控制表面質量的效果。使用宏程序的變量編程并利用相應表達式來描述零件的表面輪廓，是目前數控系統比較重要的一個方法和功能。但是，在一些較小的小型企業之中，利用宏程序進行數控編程的應用以及普及仍然非常欠缺。而且現在利用數控機床加工的一般曲線也相對較規則簡單，而像編寫非規則曲線，比如傾斜的正弦曲線、傾斜橢圓等相對則較難。

2 圖紙與工藝分析

如圖1所示，在此零件上有一個傾斜的正弦曲線。此正弦曲線與X軸夾角成20°。該正弦曲線周期為2PI，且為3個周期，所以總角度正好是1080°。

該正弦曲線進行粗加工時，可利用G73嵌套宏程序的方法完成粗加工，主要目的是為了切除多余的余量。可以留下0.5mm余量作為下一步的精加工。利用G70精加工循環指令完成正弦曲線的精加工。另外在加工過程中我們必須要使用刀尖圓弧半徑補償功能。只有考慮了刀尖圓弧半徑補償才會加工出正確的曲線輪廓。

3 介紹旋轉方程

圖2所畫出的是標準正弦曲線的一個周期，將它繞O點旋轉一個角度α，進而描繪出一條傾斜的正弦曲線，利用下面的推導，便可以推導出相應的旋轉公式。假設A（）為A點坐標，C（）為C點坐標。可以得出OB=OD=，AB=CD=，DG=EF。

=OE-EF，在三角形ODE中：OE=OD*COS，因為EF=DG，所以在三角形CDG中，DG=CD*SIN。可以寫成=OD*COS-CD*SIN。因為OD=，CD=。把OD、CD代入式中換算得出：=*COS-*SIN。

=CG+GF。在三角形CDG中：CG=CD*COS，因為GF=DE，所以在三角形ODE中，DE=OD*SIN。可以寫成=CD*COS+OD*SIN。因為OD=，CD=。把OD、CD代入式中換算得出：=*COS+*SIN。

正弦曲線旋轉公式為：=*COS+*SIN =*COS-*SIN

4 程序編制

傳統加工程序的編寫，通常是直接利用相應G代碼實現距離的移動；比如，G00和Z200.0。但是在用宏程序編程時，數值可以用變量來代替。當我們用變量編程時，變量值可以根據我們的要求隨時發生變化。如#100=#100+1。G01 Z#100 F0.1，變量必須使用變量符號#以及它后面的變量號來指定。比如：#100就可以表達相應的變量號。另外，如果出現表達式，那就必須將其寫在封閉的括號內。比如：SIN[#100/2+#200-100]編程中運用的相應變量如下：

#1：正弦曲線的起始角度；#2：軸上的數值。#3：軸方向的數值。#4：正弦曲線旋轉后的半徑數值。#5：正弦曲線旋轉后軸上的數值。

下面為編寫正弦曲線部分的粗加工程序：

O0001 程序段號

M03S500T0101 主軸正轉，轉速為500轉，刀具為1號刀位

G0G42X42.Z2. 建立刀補快速定位

G73U7.5W0R7 軸上總退刀量為7.5，重復加工7次，

G73P10Q11U0.5W0F0.3 精加工程序段號開始為10結束為11，軸方向精加工留有0.5的余量

N10G0X0 開始段號10，快速到0點

G1Z0 進給為0.3到達0點

X20. 走到直徑為20

#1=0 正弦曲線起始角為0。

N20#2=-SIN[#1] 正弦曲線的方程，軸上的數值

#3=18.85/1080*[#1] 正弦曲線總長除以周期，軸方向的數值。

#4=#2*COS[#1]+#3*SIN[#1] 正弦曲線旋轉后軸上的半徑數值

#5=#3*COS[#1]-#2*SIN[#1] 正弦曲線旋轉后軸上的數值

G1X[2*#4+20]Z[#5] 、為終點坐標值

#1=#1-10 改變角度

IF[#1GE-1080]GOTO20 循環條件語句，如果滿足條件執行循環

N11X42. 結束段號

G0G40X100.Z100. 取消刀補快速返回

M00 程序停止并返回程序頭

精加工程序為：

O0002 程序段號

M03S1000T0101 主軸正轉，轉速為500轉，刀具為1號刀位

G0G42X42.Z2. 建立刀補快速定位

G70P10Q11F0.05 執行精加工程序

G0G40X100.Z100. 取消刀補快速退刀

M30 程序停止并返回程序頭

5 結語

通過以上實例在使用宏程序編程時，我們可以發現，程序段相對較少，檢查程序更加方便，如果程序在加工中需要調整，只需要修改相應的參數就可以了，可以節省了大量時間，進而可以提高了生產效率。宏程序的功能雖然很強大，但在編程時邏輯性非常強，經常需要考慮參數之間的變化及相互關系，因此掌握并熟練運用宏程序的前提條件是具備良好的數學基礎。有些書籍中把宏程序稱為“自由編程”是有一定的道理的，每個人都有不同的數學基礎，以不同的思路，對于同一圖形都有不同的解讀，進而編寫出不同的程序，但是最后得到的加工結果卻是一致的。所以數控加工沒有唯一的途徑，只有唯一的結果。

在現實實際加工中，我們有很多地方都是用到的宏程序編程，比如拋物線、橢圓等一些非圓曲線，就連一些在加工直線很平常零件中，我們也可以用到宏程序編程，用宏程序編程可以讓我們去掉復雜的過程，使程序更加簡潔性。宏程序是一個無限大的空間，它可以讓我們學習很多知識，可以探索發現很多的有趣程序。在接下來的日子中，我要好好地學習宏程序。

參考文獻

[1]顧京.數控機床加工程序編制[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]吳國華.金屬切削機床[第二版][M].北京：機械工業出版社，2001.2.