數(shù)控車床加工非圓曲線宏程序編程技巧

　　機(jī)械加工中常有由復(fù)雜曲線所構(gòu)成的非圓曲線（如橢圓曲線、拋物線、雙曲線和漸開(kāi)線等）零件，隨著工業(yè)產(chǎn)品性能要求的不斷提高，非圓曲線零件的作用就日益重要，其加工質(zhì)量往往成為生產(chǎn)制造的關(guān)鍵。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)一般只具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能，非圓曲線形狀的工件在數(shù)控車削中屬于較復(fù)雜的零件類別，一般運(yùn)用擬合法來(lái)進(jìn)行加工。而此類方法的特點(diǎn)是根據(jù)零件圖紙的形狀誤差要求，把曲線用許多小段的直線來(lái)代替，根據(jù)零件圖紙的形狀誤差，如果要求高，直線的段數(shù)就多，雖然可以憑借CAD軟件來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，但是節(jié)點(diǎn)太多也導(dǎo)致了加工中的不方便，如果能靈活運(yùn)用宏程序，則可以方便簡(jiǎn)捷地進(jìn)行編程，從而提高加工效率。

　　一、非圓曲線宏程序的使用步驟

　　（1）選定自變量。非圓曲線中的X和Z坐標(biāo)均可以被定義成為自變量，一般情況下會(huì)選擇變化范圍大的一個(gè)作為自變量，并且要考慮函數(shù)表達(dá)式在宏程序中書(shū)寫的簡(jiǎn)便，為方便起見(jiàn)，我們事先把與Z坐標(biāo)相關(guān)的變量設(shè)為＃100、＃101，將X坐標(biāo)相關(guān)的變量設(shè)為＃200、＃201等。

　　（2）確定自變量起止點(diǎn)的坐標(biāo)值。必須要明確該坐標(biāo)值的坐標(biāo)系是相對(duì)于非圓曲線自身的坐標(biāo)系，其起點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的初始值，終點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的終止值。

　　（3）進(jìn)行函數(shù)變換，確定因變量相對(duì)于自變量的宏表達(dá)式。

　　（4）確定公式曲線自身坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于工件原點(diǎn)的代數(shù)偏移量（△X和△Z）。

　　（5）計(jì)算工件坐標(biāo)系下的非圓曲線上各點(diǎn)的X坐標(biāo)值（＃201）時(shí)，判別宏變量＃200的正負(fù)號(hào)。以編程輪廓中的公式曲線自身坐標(biāo)原點(diǎn)為原點(diǎn)，繪制對(duì)應(yīng)的曲線坐標(biāo)系的X′和Z′坐標(biāo)軸，以其Z′坐標(biāo)為分界線，將輪廓分為正負(fù)兩種輪廓，編程輪廓在X′正方向稱為正輪廓，編程輪廓在X′負(fù)方向?yàn)樨?fù)輪廓。

　　如果編程中使用的公式曲線是正輪廓，則在計(jì)算工件坐標(biāo)系下的X坐標(biāo)值（＃201）時(shí)，宏變量＃200的前面應(yīng)冠以正號(hào)；如公式曲線是負(fù)輪廓，則宏變量＃200的前面應(yīng)冠以負(fù)號(hào)，即＃201＝±＃200＋△X。

　　（6）設(shè)計(jì)非圓曲線宏程序的模板。設(shè)Z坐標(biāo)為自變量＃100，X坐標(biāo)為因變量＃200，自變量步長(zhǎng)為△W，△X為曲線本身坐標(biāo)系原點(diǎn)在工件坐標(biāo)系下X方向偏移量，△Z為曲線本身坐標(biāo)系原點(diǎn)在工件坐標(biāo)系下Z方向偏移量，則公式曲線段的加工程序宏指令編程模板如下。

　　＃100＝Z1（定義自變量的起點(diǎn)Z坐標(biāo)）
　　WHILE【＃100GEZ2】DO1
　　（加工控制）
　　＃200＝F（＃100）（建立自變量與因變量函數(shù)關(guān)系式）
　　＃201＝±＃200＋△X
　　（計(jì)算曲線上點(diǎn)在加工坐標(biāo)系的X坐標(biāo)）
　　＃101＝＃100＋△Z（計(jì)算曲線上點(diǎn)在加工坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)）
　　G01X【2×＃201】Z【＃101】F
　　（曲線加工）
　　＃100＝＃100－△W（自變量減小一個(gè)步距）
　　END1（加工結(jié)束）

[$page]　　二、非圓曲線宏程序的具體應(yīng)用實(shí)例

　　運(yùn)用以上非圓曲線宏程序模板，就可以快速準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)零件公式曲線輪廓的編程和加工。下面介紹一個(gè)具體應(yīng)用示例。加工圖1所示橢圓輪廓，棒料Φ45，編程零點(diǎn)放在工件右端面。

　　（1）分析零件尺寸，確定正負(fù)輪廓及代數(shù)偏移量（△X和△Z）。

　　在計(jì)算工件坐標(biāo)系下的X坐標(biāo)值（＃3、＃201）時(shí)，宏變量＃200的前面應(yīng)冠以正號(hào)，公式曲線自身坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于工件原點(diǎn)的偏移量為（X0，Z－60）。

　　（2）零件的外輪廓粗精加工參考程序如下（粗加工用直角方程，精加工用極坐標(biāo)方程）。

　　O9988
　　G98S700M3；T0101；
　　G0X41Z2；
　　G1Z－100F150；（粗加工開(kāi)始）G0X42；
　　Z2；
　　＃1＝20×20×4；（4A2）
　　＃2＝60；（B）
　　＃3＝35；（X初值（直徑值））WHILE【＃3GE0】DO1；（粗加工控制）
　　＃100＝＃2×SQRT【1－＃3×＃3／＃1】；（Z）
　　＃101＝＃100－60＋0.2
　　G0X【＃3＋1】；（進(jìn)刀）
　　G1Z【＃101】F150；（切削）