《宏程序在椭圆球面加工中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宏程序在椭圆球面加工中的应用（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、宏程序在椭圆球面加工中的应用摘要：本文简要介绍了宏程序的概念、编程原理及数学模型的构建方法。并以加工椭圆球面为实例，详细介绍了宏程序的编制过程。最后给出了采用西门子 802D 系统编制的椭圆球面的加工程序，及程序注释。关键词：宏程序；椭圆球面；参数方程；宏变量；R 参数Summary: This text synopsis introduced the set up of concept, the plait distance priniple and mathematics pattern of the great procedure a method. Also take processi
2、ng oval sphere as solid instance, introduced draw up of great procedure process in detail. Finally give adoption Siemens 802 D the system draw up of procedure and procedure annotation of the process of oval sphere.Key words：Great procedure；Oval sphere；The parameter square distance；Great variable；R p
3、arameter）一、导言对于具有曲面或复杂轮廓的零件，特别是包含三维曲面的零件，采用一般手工编程困难很大，且容易出现错误，有的甚至无法编制程序。而采用宏程序，就能很好的解决这一问题。二、宏程序宏程序就是使用了宏变量的程序。在一般的程序编制中，程序字中地址字符后为一常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和适用性。宏程序中的地址字符后则为一变量（也称宏变量） ，可以根据需要通过赋值语句加以改变，使程序具用通用性。配合循环语句、分支语句和子程序调用语句，可以编制各种复杂零件的加工程序。三、宏程序的编制编制宏程序时必须建立被加工零件的数学模型。也就是通过数学处理找出能够描述加工零件的数学
4、公式。数学处理一般有以下两个环节：一是选择插补方式；二是求出插补节点的坐标计算通式。 1.所谓插补方式，就是根据被加工零件的特点所做的拟合处理。一般常用直线拟合和圆弧拟合两种。在相同加工精度要求下，直线拟合虽比圆弧拟合插补节点多、运算数据量大，但数学处理较为简单，因而较为常用。2.求出插补节点的坐标计算通式，就是根据曲面特点及所给条件，列出曲面上任意节点的坐标计算通式。根据选取参变量方式，一般可分等间距法和等节距法。（1）等间距法所谓等间距法，就是在一个坐标轴上进行等增量，然后，根据曲线公式计算出另一个坐标轴的相应坐标值。这样，在实际编程时，将相邻的两节点连成直线，用这一系列直线段组成的折线近
5、似理论轮廓曲线。如图 1 所示，在 X 轴上进行等增量X，根据曲线公式 z=f(x)计算出一系列 z 轴坐标值，得到在 XOZ坐标平面的节点坐标。其特点是计算简单，坐标增量X 的大小决定着曲面的加工精度，越小加工精度越高，同时计算数据增多。图 1 等间距法等间距法在实际加工中有一定的局限性。例如，在加工球面等“坡度”变化较大的零件时，层高不均匀，造成加工质量不高。如图 1 所示，同样的x，得到的 z 却有很大的变化，球面的上下部分残留高度不相等。加工此类零件时，比较理想的方法是采用等节距法。（2）等节距法所谓等节距法，如图 2 所示，就是把被加工曲面在某一截面内的轮廓线，按固定的长度分割成若干
6、个小线段，实现轮廓线的拟合。图 2 等节距法 图 3 等角度法这种方法加工精度较高，但计算复杂。为此，可经过适当转化，采用等角度法，如图 3 所示。每增加一个转角 ，通过曲线方程就能计算一个节点坐标。因为采用了等角度增量，所以曲面各加工部位保持加工精度一致。本例中加工椭圆凹槽就是采用了等角度法。四、加工实例1.零件图纸及要求加工如图 4 所示的椭圆球面，采用西门子 802D 系统编程，使用 R5 球头立铣刀加工。图 4 零件图2.建立工件坐标系建立工件坐标系如图 5 所示。椭圆球的球心 O 点设为坐标系原点，椭圆长轴设为 X 轴，椭圆短轴设为 Y 轴。图 5 建立工件坐标系3.零件的数学分析椭
7、圆球面是一个空间曲面，用 YOZ 坐标平面可截得一个半径为 R15 的圆，如图 5 中左视图所示；用平行于 XOY 坐标平面的平面可截得一族同心椭圆，其长短轴对应成比例。利用这一特点，进行尺寸计算，确定各轴的宏变量计算公式。考虑到加工的方便性，这里以“刀心”编程。4. 计算宏变量方程通式（1） XOY 平面内椭圆的宏变量方程，参见图 6。图 6 XOY 平面内椭圆宏变量设置根据椭圆的参数方程： x=acost； y=bsint这里：a 为椭圆短半轴长度，设为参数 R1；b 为椭圆长半轴长度，设为参数 R2；t 为角度增量，设为参数 R0。可得到 XOY 平面内椭圆的宏变量方程通式：x = R1
8、*cos(R0)； y = R2*sin(R0)。 式 1（2）任意椭圆短半轴（R2）及 Z 轴坐标的计算公式，如图 7 所示根据圆的参数方程：x=rsint；y=rcost得：R2=(155)*sin(R3)=10*sin(R3)； 式 2Z =(155)*cos(R3)=10*cos(R3)； 式 3其中：R3 为 ZOY 平面内的角度增量；“(15-5)”为“刀心”在 YOZ 平面内的轨迹半径；“15”为最大椭圆的短半轴，在 YOZ 平面内为截面圆半径；“5”是刀具半径。图 7 任意椭圆短半轴（R2）及 Z 轴坐标的计算（3）任意椭圆长半轴的计算公式： 因为沿 Z 轴方向一系列椭圆长短半
9、轴对应成比例， 即：R1/R2=(205)/(155)=15/10因此得到：R1=R2*15/10将式 2 代入得：R1=15*sin(R3) 式 45.根据以上分析计算，编制宏程序如下表所示（西门子 802D 系统）N10 G90 G54 G0 X0 Y0 Z100 调用 G54 坐标系，快速定位到点(0,0,100)N20 M3 S2000 主轴正转，转速 2000 转/分N30 M8 开冷却液N40 G64 Z10 连续切削，快速定位到点(0,0,10)N50 G1 Z0 F400 直线插补到点(0,0,0),进给量 400mm/minN60 R3=180-ACOS(11/15) 参数置
10、数，R3 置入初始角度，参照图 4、图 6BB:R1=15*SIN(R3) R2=10*SIN(R3)主程序段 BB, R1、R2 置数,计算长短半轴,参照式2、式 4N70 Z=10*COS(R3) Z 轴直线插补到计算值，参照式 3N80 R0=0 参数 R0 置 06.说明（1）因为采用的是“刀心”编程，对刀时注意 Z 轴坐标原点的设定。（2）程序中有两个循环，主程序段 AA 至 N110 为一个循环，主程序段 BB至 N140 为另一个循环。前者用于加工一系列平行于 XOY 平面的椭圆，后者用于确定各椭圆的大小及 Z 轴位置。（3）N120 X=IC(-0.2)采用增量退刀，为下一次循
11、环中 Z 轴的进刀做准备。AA: X=R1*COS(R0)Y=R2*SIN(R0) 主程序段 AA。计算 X、Y 初始插补值，参照式 1N100 R0=R0+1 参变量 R0 加 1,计算第二个 X、Y 插补值N110 IF R0=360 GOTOB AA 条件分支语句。XOY 平面内椭圆的终点判定N120 X=IC(-0.2) X 轴向退刀，从当前点沿 X 负方向移动 0.2mmN130 R3=R3+1 参变量 R3 加 1,准备加工第二个椭圆N140 IF R3180 GOTOB BB 条件分支语句，加工终点判定N150 Z0 插补到 Z0 点N160 G0 X0 Y0 Z100 快速移动到点(0,0,100)N170 M5 M9 主轴停转，关冷却液N180 M2 程序结束
