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1、总结椭圆曲线程序在数控车床上的编制技巧 滨州职业学院岳伟先 摘 要 ： 本 文 针 对 华 中 世 纪 星 数 控 车 床 ， 利 用 宏 指 令 编 制 程 序 完 成 两 个 实 例 加 工 ， 来 分 析 总 结 了 椭 圆 曲 线 一 般 的 数 控 车 加 工 方 法 和 思 路 。 关 键 词 ： 椭圆 曲 线 ； 宏 程 序 ； 华 中 数 控 车 床 一 、 椭圆等非线性曲线在数控车床上加工的重要性 一般的 数控车床都有直线和圆弧插补功能，能满足简单轮 廓零件的加工。而随着科技的发展，人们对零件表面轮廓的要 求 也越来越高。无论从实用角度还是从美观角度来讲，表面轮 廓要 求为非
2、圆曲线生成的新产品也越来越多。像椭圆、双曲线、 拋物 线以及三角函数等非线性轮廓，用一般的直线和圆弧指令 无法编 程。而用 CAD/： AM 自动编程软件，还需要三维绘图、 自动编程， 相对来说，比较繁琐；对于单件小批量的生产加工 任务，更是不 经济。如果利用数控系统的宏指令编程，则可以 较为方便快捷地 实现非圆曲线轮廓零件的粗精加工。 宏指令编程可以允许用户使用变量进行算术运算、逻辑运 算 件图。 先做好数学处理：写出椭圆在自身坐标系下的标准方 程 确 定 以 Z 为自变量， X 表 示 为 ： 计 和函数的混合运算，此外还提供了循环语句、分支语句和子 程序 算并确定 2 的变化范围： -4
3、(比图纸上要过一点，以防加 工时 调用语句，对可以用数学函数公式描述的复杂工件轮廓或 曲面进 出现毛刺）。椭圆曲线旋转变换公式： x= /?+；： i ； s. 此 处 行数控编程加工，减少及至免除手工编程时进行繁琐的 数值计算， 以及精简程序量。 在近几年的职业资格考试、各级数控技能大赛中，用宏指 令 编程己经成为一个重要的考核点之一。用宏程序来加工非圆 曲线 轮廓，不仅能提高学生学习数控编程的兴趣和积极性，而 且对整 体提高各职业院校数控操作人员的技能水平起到重要推 动作用。 本文是笔者在从事多年数控职业资格考试、数控技能 大赛辅导中， 针对椭圆宏程序的编程加工中自己的理解和认识， 进一步
4、总结而 成，供辛勤探索在教学一线的老师们和生产一线 的工友们参考。 二、 用宏程序 加工椭圆的基本方法，流程和程序模板 进行 工艺分析，确定加工路线后，针对椭圆轮廓部分先做 s s n 苒 经 过 平 移 ， 变 换 到 工 件 坐 标 系 。 椭圆部分的程序精加 工路线： G01X0Z0 _ G01X32.356F100 (椭圆起点） #10=8(2 轴赋值） #20=0 (J(轴赋值） W H 1LE#10GE -4(循环控制语句） #20=14*SQRT1-#10*#10/64(函数计算并赋值） #ll=#10*C0S30=KP/l80ltt20*SW 30*P/L80(Z 轴 旋 转
5、变 换） #21=#20*C0S30*P/80*#10*SM30*PI /180(K 轴 旋 转 变 换） 2 7 好数学处理，再根据指令规则编程。具体可以分以下几步： 1. 列出椭圆方程；一般是先根据图纸所给数据确定椭圆自 #1 =#11- 2 轴平移） #22=2*#21+24.356(K 轴平移，直径编程） 22 2 身坐 标 系，然后再 根 据所给定长 轴 和短轴列出 直 角坐标系的标 准 椭圆 方 程 ff1，或者 是 椭圆的参数 方 程 z = = 。这两 种 方程 可 以 相 互 转 换 ， 用角 度 作 自 变 量 计 算 出 相 应 的 X 和 Z 的 坐 标值 ， 走出斜直
6、线 拟 合椭圆曲线 加 工的零件表 面 粗糙度，相 对以 坐标 为 自变量的方 法 加工获得零 件 表面粗糙度 更 小。椭圆 的参数 方 |呈吊 角 度 _痪另 有 技圬 ， #见参 考 文蔌， 本 女以羞 角 坐标 系方 程为 例 。 2. 确定自变量；以 X 轴或 Z 轴为自变量，在选取自变量时 考 虑两点因素：一是自变量的变化范围尽量大，且是单调变化。 二 是函数表达式书写简便。 3. 函数变换；列出因变量与自变量的函数表达式，确定因 变量与自变量的变化范围。 4. 偏移和旋转；若编程原点和椭圆方程原点不重合，还需 要把函数自身坐标系转换到工件坐标系。 曲线部分利用宏指令编程，其思路类似
7、于 C 语言里的循 环 语句。 常量赋值， 循环条件判断， 自变量递加（减）， 函数值计算， 轮廓加工（ G01)， 返回 ，满足条件继 续加工 循环，不满足条件就结束循环。 在华中世纪星车床数控系统（ HNC-21/22T) 中 可 用 WHILE 循环语句实现上述循环，其编程模板可以参考以下程 序： #10=Z1 (以 z 为自变量， z 轴起点坐标） WHM#10GEZ2(循环控制， z 轴的终点坐标） ttlO=ttl -Az(自变量递减） #20=诛 10)(函数关系式，赋 x 值） #ll=#10+z(坐标转换） #22=f #20)(如有必要，坐标转换） G01X #22Z B1
8、1(拟合曲线加工） ENDW 二、编程举例 根据以上分析，现针对两个近年来在数控大赛和职业资格 考 试中出现的带有椭圆曲线的零件图进行编程，以此说明编程 模板 的具体应用。所编程序假定其他部分己经加工完毕，只加 工椭圆 曲线部分。 实例 1，图 1 是 2011 的山东省数控技能大赛中职组一零 G01X:i Z:|l (拟合加工） #10=#10-0.08(2 轴递减变化步长） ENDW (循环结束语句） 实例 2，图 2 是 2012 年山东省数控车高级工职业资格考 试 的一仿真加工零件图。 确定加工路线，先加工出中间较宽的槽，然后从左往右加 工 出 椭 圆 部 分 。椭 圆 在 自 身 坐
9、 标 系 下 的 标 准 方 程 ：以 z 为 自戋量， X 表 不 为 ： 。 程 序 如 下 ： G01Z-81X28F100 X 34 (椭圆起点） #10=16(2 轴赋初值） W H HE#1GT-11(循环控制语句） #20=8*SQRT1-#10*ttl 0/256(函數计算并赋 X 值） G01X:.E*#20+33.96Z#10-97(坐标 平 移，拟合加 工 ） #10=#10-0.08(2 轴递减变化步长） ENDW (循环结束语句） 以上程序，均在华中数控车床上运行过，并加工出实际工 件。 四、结语 灵、活宏指令进行非圆曲线的编程是数控技术专业学 生重要 的技能表现。本
10、文就如何实现用宏程序来加工椭圆曲线 进行初步 学习总结，如果遇到其他曲线，只是在数学函数表达 式方面有所 区别，其他步骤变化不大。 参 _ 文献： 1 数控车床编程与操作基础 M 武 汉 华 中 数 控 股 份 有 限 公 司，2009. 7. 2 愈涛 .基于数控车床 FANUC 系统对椭圆参数化编程的研究 .机 械 制造与自动化 J， 2011. 2, 97-98. 3 何玉山 .数控车床加工非圆曲线程序编程技 巧 .http:/wenku. 4 苏 强 . 华 中 数 控 车 床 宏 程 序 编 程 与 应 用 . 硅 谷 J，2011. 17,160. 个人简介：岳伟先，（ 1975-1),单位：滨州职业学院，硕士， 研究 方向：数控加工与编程。