文档介绍：非圆曲线数控车建模及应用
信连志
一简介: 我企业数控设备的不断增加,加工数控化程度越来越高。在数控车床上利用宏程序编程加工,是一种简单高效的方法。当我们需要编写大批相似零件的数控程序,参照Heidenhain系统,通过变量设置功能,编写模块化宏程序,这样只需改动几个数据就可进行大量重复编程。本文通过使用数控系统FANUC编程代码,以倾斜椭圆类零件为例,对倾斜椭圆类零件的各类形态进行了详细的数控宏程序编制,程序编制从数学模型的建立、进(退)刀方式的选择、刀具选择、程序通用性等方面进行了论述,探索倾斜椭圆编程的本质规律,使程序更加简洁短小,但程序所含内容更加丰富。通过做成模块化形式,在通用性上各数值不作计算,随倾斜椭圆的参数调整变量,即可得到具体的加工程序。使FANUC系统具有部分Heidenhain系统功能,具有快速、简介通用性强的特点。
二应用领域:数控设备工艺编程。
三与国内外行业对比:Heidenhain数控系统普遍认为是高精加工数控系统,也是最昂贵的数控系统。该系统内部设置很多模块化的程序,采用人机对话的方式,编程人员只需输入几个控制参数,即可加工所需的轮廓形状。例如车削椭圆,只需输入圆心坐标、象限、每刀切削深度参数,其余的刀具路径的控制由数控系统自动帮你完成。
四、技术原理:利用FANUC系统的宏程序控制功能,参照Heidenhain系统的模块调用方式。将模块化宏程序以子程序的方式存储,只需改变主程序调用宏程序行的赋值参数,即可在不改变子程序模块的方式下,加工不同尺寸的相同形状的工件。
五、创新点:编制非圆曲线的模块化宏程序,参照Heidenhain系统,使非圆曲线编程具有对照模块输入功能,降低编程难度,使一般操作者按非圆曲线类型选择模块,填入相应参数即可编制加工程序。
六、实例倾斜椭圆模块化宏程序应用
倾斜椭圆的数学模型
倾斜椭圆类零件的数控车削加工解决思路:利用高等数学中的坐标变换公式进行坐标变换,虽然公式复杂,但编程简单,程序长度比较短;如图1-1所示,细实线为旋转前的正椭圆,粗实线为将正椭圆旋转β角度之后的倾斜椭圆。利用旋转转换矩阵对曲线方程变换,
可得如下方程(旋转后的椭圆在坐标系下得方程):
其中,XZ为旋转前的坐标值X’Z’为旋转后的坐标值,β为旋转角度。
(1)选择角度为自变量
若选择角度为自变量,则可将参数方程
代入上式,得:

(2)选择Z为自变量
若选择Z为自变量,则可将标准方程转换为

代入前式,可得:

2 实际加工实例
1 数控加工图(1)所示含倾斜椭圆曲线段的零件,编程如下:
设工件坐标系原点在椭圆中心,刀具到位点在曲线加工起点,倾斜椭圆曲线段加工变量处理如表所示。

1 倾斜椭圆曲线的车削加工
图1 倾斜椭圆曲线段加工示意图
倾斜椭圆曲线加工程序变量处理表
序号
变量选择
变量表示
宏变量
1
选择自变量
Z
#26
2
确定定义域
[25,0]
[#4,#5]
3
用自变量表示因变量的表达式
#24=#2*SQRT[1-[#26*#26]/[#1*#1]
#7=#26*SIN[#5]+#24*COS[#5]
#8=#26*COS[#5]-#24*SIN[#5]
运用条件转移指令(IF语句)编制精加工程序