數(shù)控車床上橢圓的編程加工

1、國家職業(yè)資格全省統(tǒng)一鑒定 (國家職業(yè)資格二級論文題目:數(shù)控車床上橢圓的編程加工姓 名:身份證號:所在省市:數(shù)控車床上橢圓的編程加工摘 要:要掌握橢圓的編程方法必須先理解橢圓的數(shù)學模型即方 程式,在此基礎上理解數(shù)控車床加工曲線的實質(zhì),然后利用宏程 序來找到橢圓上各點的坐標值,依次加工出連續(xù)的各點,若橢圓 的中心發(fā)生了平移則只需視具體情況對各點的坐標值進行統(tǒng)一的 調(diào)整,就解決了橢圓的編程問題。關鍵詞:數(shù)控加工 橢圓 方程 宏程序橢圓曲線是一種復雜的二次曲線,一般只適合在數(shù)控機床上 加工,而且橢圓曲線的編程也是比較復雜的。然而,無論是何種 曲線,都是坐標點按照曲線方程連續(xù)移動形成的,也就是點動成 線

2、。而構(gòu)成曲線的點有無數(shù),不可能將每個點都找到,只能根據(jù) 精度要求選擇適合的間隔找出一些點,把它們連接起來,近似地 表達曲線了。這也是數(shù)控加工中編程計算復雜曲線坐標點的一個 基本思路。對于橢圓這類二次曲線的編程現(xiàn)在主要使用手工編程和自動 編程。在手工編程時橢圓上各點坐標值計算非常麻煩,編程也復 雜。我們就會用到宏程序來簡化編程。一、橢圓的基本方程圖 1所示橢圓長半軸 a 、短半軸 b 。則橢圓方程為:12222=+by a x 在數(shù)控車床上根據(jù)工件坐標系的建立方法, 我們將 X 軸轉(zhuǎn)變?yōu)?Z 軸,將 Y 軸轉(zhuǎn)變?yōu)?X 軸,就將數(shù)學模型和編程的工件坐標系建立了聯(lián)系。如圖 2所示橢圓方程改變?yōu)?12

3、222=+bx a z 。若在上述方程中已知橢圓上某點 P 的 X 坐標值為 1X ,則通過上述方程可計算出該點的 Z 坐標值,即 221bXa a Z -=。因此對橢圓 上的任意點只要知道 X 或 Z 坐標中的一個值就可以通過方程計算出 另一個值,所以橢圓上各點的坐標都可以要求出來。二、數(shù)控車床加工曲線輪廓的機理在數(shù)控車床加工時,刀具的運動軌跡是折線,而不是光滑的 曲線,只能沿折線軌跡逼近所要加工的曲線運動。實際上是以脈 沖當量為最小位移單位通過 X 、 Z 軸交替插補進行的,由于脈沖當 量很小,所以加工表面仍有較好的質(zhì)量及表面光潔度,所以我們 將橢圓分為足夠多的小段直線來加工,關鍵只要找出

4、橢圓上各點 的坐標值,問題就解決了。因此結(jié)合上述兩點內(nèi)容,我們可以將 橢圓上各點的 x 坐標值或 Z 坐標值中的一個設為可變化的參數(shù),從 加工起點開始,只要使其按一定規(guī)律改變參數(shù)值 (遞增或遞減 , 那么通過公式即可計算出另一坐標值,則加工點不斷繼續(xù),當參 數(shù)達到最終值時,加工即達到終點,橢圓曲線也就加工完成了。三、利用宏程序編制橢圓曲線1、 基本的橢圓曲線在上述橢圓中若以 AB 段為例進行編程,若以 x 坐標值為自變 量,將其設為 #l參數(shù),則從 A 點到 B 點的 X 坐標由 0逐漸增大每走一 步增加 0. 1 ilam,一直變化到 b 即到達終點。編程時采用直徑編 程則程序中的 x 值應

5、為 2×#1設為 #3, #4為該點的 z 坐標值,程序編圖 1 橢圓坐標系 圖 2 橢圓編程的工件坐標系制如下 (基本程序 :N10 #1=0N20 #2=bN30 #3=2×#lN40 #4=a×SQRT1-#1×#1/b ×bN50 G0lX#3Z#4N60 #1=#1+O.1N70 IF#1LT#2GOTO 302、橢圓平移后的編程方法(1、上下平移如圖 3所示,若將坐標原點沿 x 軸進行上下平移,則只需對基 本程序中 #3即 x 坐標值作偏移修改。 設橢圓中心向上移動距離為 e , 即橢圓上各點的 x 值都增大 2e ,那么 #3=2

6、×#1+2e;若橢圓中心向 下移動距離為 e ,即橢圓上各點的 x 值都減小 2e ,那么 #3=2×#1 2e ;程序中其余部分不必修改。(2、左右平移如圖 4所示,若將坐標原點沿 z 軸進行左右平移,則只需對基 本程序中 #4即 z 坐標值作偏移修改。 設橢圓中心向左移動距離為 e , 即橢圓上各點的 z 值都減小 e ,那么 #4=a×SQRT1一 #1×#1/b ×b- e ;若橢圓中心向右移動距離為 e ,即橢圓上各點的 z 值都增大 e ,那么 #4=a×SQRT1一 #l×#1/13×h1+e;程序中

7、其余部分不必 修改。若橢圓中心上下及左右均有平移則應對 x 、 z2個坐標值同時 圖 3 坐標原點沿 X 偏移 圖 4 坐標原點沿 Z 軸偏移作修改。3、凹橢圓曲線的編程如果掌握了凸橢圓的編程方法之后,凹橢圓的編程也就迎刃而解 了,基本原理是相同的就是對 x 坐標值進行修改。圖 3所示橢圓上 半部分各點的 x 坐標為 2e+#3,而下半部分各點的 x 坐標為 2e-#3, 其余都相同。4、不同起點或終點的部分橢圓曲線利用宏程序編程最主要的是選定合適的參數(shù)作為自變量,要 明確該參數(shù)變化的起始值和最終值。一般要選擇所給圖樣中容易 得到坐標值的參數(shù),所以要視具體條件來定義和終點判別,可以 是 x 值

8、也可以是 z 值,若橢圓采用極坐標方程還可以取圓心角作為 自變量參數(shù)例如圖 5所示零件加工其中橢圓部分 (設毛坯余量已大 部分切除 可按以下方法編制程序:圖 5 加工零件的橢圓部分此圖采用公式法編制程序,以橢圓圓心為(0,0編制橢圓 T0101(30尖刀 M3S600F0.2(粗加工 G0X40Z2 G73U6R7 G73P1OQ30UO.3 WO FO.2 N10 G1X45 Z0 X48Z- 1.5 Z-35.54 #1=26.46 #2=-26.46 N20 #3=24×SQRT1-#1×#11600 #4=2×#3 G1 X84一#4 Z#l一62 #1=

9、#l-0.1 IF#1GT#2GOTO 20 N30 G1X50 G0X1O0 Z100 M3 S1500 T0101 F0.08(精加工 G0 X40 Z2 G70 PIO Q20 G0X100 Z100 M5 MO2 圖中橢圓的X坐標經(jīng)歷由大變小再由小變大的兩次變化規(guī)律， 若要以X坐標為自變參數(shù)則要編兩段循環(huán)才能完成所以在上述程 序中我們將z坐標值作為自變量參數(shù)，其起點、終點坐標值容易獲 得且變化趨勢單一穩(wěn)定從26.46到-26.46，是否到達終點，判斷也 較清晰。 四、自動編程 自動編程又稱計算機輔助編程，是利用計算機和相應的前置、 后置處理程序?qū)α慵闯绦蜻M行處理，以得到加工程序的一種

10、編 程方式。零件源程序是計算機進行各種處理工作的依據(jù)，其內(nèi)容 包括零件的形狀、尺寸、刀具及其動作、切削條件等方面的參數(shù)， 并包括了數(shù)控機床各種輔助功能的調(diào)用。而前置處理是對源程序 進行編譯，進行幾何學的計算機處理，將刀具路徑計算出來，并 輸出刀位文件；后置處理則是計算機與數(shù)控機床之間的翻譯，它 將前置處理完成的刀位文件通過處理，轉(zhuǎn)變?yōu)榉蠑?shù)控裝置格式 要求的指令與數(shù)值，直接用于數(shù)控機床。 如今自動編程主要使用自動編程軟件，即CADCAM軟件，根 據(jù)用戶對零件的要求，自動生成刀具軌跡和加工程序。自動編程 操作具體包括以下幾個步驟： (1幾何造型，(2加工工藝分析，(3刀具軌跡生成，(4刀位驗 證 及刀具軌跡編輯，(5后置處理，(6數(shù)控程序生成。 五、刀具選擇 由于橢圓加工時余量較大，且不均勻，輪廓有凹有凸，為減 少切削熱和較大的車削阻力，避免出現(xiàn)扎刀和切削干涉現(xiàn)象，應 采用硬質(zhì)合金刀具，并要根據(jù)具體情況選擇合適的刀具幾何角度。 一般來說，車削輪廓為外凸的橢圓時，可選擇主偏角為 90 o - 93 o ，為避免發(fā)生切削干涉應選擇較大的副偏角。為了減少刀 尖磨損，提高橢圓加工精度，應