《参数编程在实际生产中应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《参数编程在实际生产中应用（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代制造本文通过分析和讨论利用数控机床参数进行复杂零件加工编程的特点和重要性，为解决当零件关键尺寸发生更改时产生的调整模型、重新生成刀轨，重复进行刀轨后处理、校对和试切等问题，结合长期实践，总结了几种参数编程方法 (par ameterprogram ming)，将经常调整的数值设为参数、使用模块化的子程序进行参数调用，从而提高数控程序的灵活性和通用性，实现避免重复作业，在保证程序质量的前提下提高编程效率的目的，为今后数控机床的进一步开发利用提供参考和借鉴。参数编程在实际生产中的应用口北京卫星制造厂林晓青韩星钟振宇一 、前言使用CA DC A MS件进行编程时，在零件关键尺寸发生更改时通常需要
2、调整模型，或者由于加工过程条件和参数发生变化，都需要重新生成刀轨，再处理成机床接受的代码。在整个过程中由于修改了模型或加工操作，程序通常必须重新进行校对，试切才能使用。这个过程 比较耗费时间，而且存在质量隐患。如果将某些经常调整的数值设为参数，使用模块化的子程序来进行参数调用，可使数控程序具有更高的灵活性和通用性，不仅可以解数控加工中的难点问题，还可以充分发挥数控机床和控制器功能。随 着计 算机 技 术的发展，数控 机 床 的控制器越来越先进，比如西 门子8 4 0D最新的PC U70采用InteM12GH ZCP U、256M内存、10G硬盘 以及winXPPro操作系统。硬件的发展 为控制
3、 系统 的发展提供了强有力的支持。先进的机床控制系统的编程语言越来越多采用计算机高级语言，并具有程序易读、计算功能强、处理速度快以及预读程序量大等特点，这些都为数控程序模块化参数化提供了可能性。以往的数控程序大多采用 以下如图1所示流程进行编制。采用这种流程 方式编制的数控程序缺乏灵活性和通 用性，对需要临时更改的数控编程存在重复劳动，在大批型号任务面前，往往显得力不从心。而针对零件特点(使用类似于计算机高级语言的编程语言)编制的数控程序则具有较高的灵活性和通用性，可以很好地弥补上述问题。应用机床参数来完成数控编程的编程方法称为参数编程 (parameterpr ogr amming)。二、面
4、圆周均布孔加工如图2所示的零件，在与水平 面成一定角度的平 面上有n个 与该平面垂直的连接孔均布在定周长的圆周上。根据设计要求，这类 零件 的加工必须 采用4轴以上机 床，使刀具轴垂直于 配合面，进退刀沿 该平 面的法向。工件坐标系 (W CS)定 在均布圆中心，可以简 化编程。以一台各轴符合笛 卡儿坐标系的机床为例，加工平 面及加工孔 位可抽 象为如102C A DC AM与制造业信息化、 ， v 州i dnovocomcnModernManufacturing下数学模型：已知：一一均布孔总数8一一第一个孑L与x轴夹角尺一一均布圆半径三一一进刀距离B一一平面法向与z轴夹角a一孔间夹角=360
5、n,求：工一一进刀点卫坐标】 - 一一进刀点J ，坐标三一一进刀点z坐标孑一一终止点z坐标】 r一一终止点r坐标tz一一终止点z坐标具体又可按B值范围分 为两种情况，0B90。，如图3和图5所示：- -90。 日0，如图4和图5所示。10B90。情况如图3所示，设n=1,2_一1 ，经过简单几何换算，可以得到计算加工各孔位必须的进刀点和终止点的爿，y ，Z坐标：式l式6。以=一月-sLn(，口+p)c o s(B)=尺 05(n-a+O)乙=Rsi,l(n口+一)sin(B)以=三一sm(B)+以=【su l(B)一尺sin(n-口+口)c o s(B)l=乓=矗COS(na+O)乙=三一c
6、o s(日)+乙=J【c o s(B)+Rsi(n口+p)sill( ?)2一9【 】”B0对于- -90。 日0情况，即图4所示，只有以有所不同，表达式如式7，其他D 0B90”情况。有：k：zI-c os(B)=Rsn(n口+口)c os(B)(7)L，乙，以，乙 同式l式6。3程序逻辑 图程序逻辑图如图6所示，主程序赋各参数初值，计算定值：子程序1计算各孔起始点终止点坐标，子程序2执行打孔循环。4买际应用举例某型号产品中有大量零件是通过焊接与侧壁连接的，如6个法兰。这些某向视图为圆的零件上大多分布了圆周均布的连接孔。这类连接孔都与配合面垂直。由于焊接变形，配合面与水平面的夹角与设计尺寸有
7、误 差。为了保证连接孔与实际配合面垂直，必须在组合加工中按实际角度加工。以某型号为例，平面法向理论值与实际值如表1所示。传统 的方法是由加工者实测所有 角度 的实际值，再由数控编程人员依据实际值旋转三维模型使其与实际值相符，重新生成刀位文件 (CL F)，后处理，校对，将最终程序传给数控机床进行加工。依次重复以上过程直至零件全部加工完成。采用参数编程则只需要校对一次程序，应用时只需改变占值，进刀距离，均布圆半径等主参数即可。三、锥面钻孔在锥面上钻打法向向心阵列孔。孔在Z向间距相等，每CADCAM与制造业信息化2009年第7期103现代制造 表1神州六号天线法兰实测数 据 项目理论值实际值 法兰
8、li(准轴N与返回舱轴线夹角83。8 329。 法兰2基 准轴N与返回舱轴线夹角8 3。8274。 法兰3基准轴N与返回舱轴线夹角8 3。82411。 法兰4基准轴N与返回舱轴线夹角8 3。8268。 法兰5基准轴N与返回舱轴线夹角8 3。83。 法兰6基准轴N与返回舱轴线夹角8 3。8 3 _ 32。 表2传统 加工方法与参数编程方法对比 传统方法毒数编程 效率低 更改模 型，重新生成程序工作量 效率高大，每个零件都要重复同样的过 只需校对一次，更改初始值即程，造成时间浪费。此类零件越可应用。多，浪费在编程上的时间越多 校对工作量大校对容 易 需要逐一校对进刀点和 终止点，采用子程序调 用
9、方法，将程序共2n个空间点，计算量大。模块化，降低 校对难度。 通 用性差通 用性 好 更改平面与水平面的夹角或改动更改平面与水平面的夹角或改 均布圆半径都必须重新建立三动均布圆半径只需改 变主程序维模型。中的初始值。 排 孔 间距相等，实例见图10。采用传统编程方法必须首先建立将所有锥面法向向心孔的三维模型。如图11所示，一个此类孔需建立6个参数平面(datumplane)、一个参数轴(datumaxis)、两条面与面相交线及两交线的交点等一系列辅助工具。造型工作量大，由于辅助线面繁多，也给校对带来了巨大困难。采用参数编程可以解决以上难点。此类零件可抽象为如图8和图9所示的数学模型。将工件坐
10、标系设在圆锥中心，C0设在两排孔的中心将有利于简化模型。经过 简化可以将锥面阵列孑L问题可以简化为以下 已知求解 问题。同斜面打 孔 问题，也分 为一90。 8 O如图8和0 B 90。如图9所示两种情况。将在以下详细讨论。已知一求s进7】点c为孔心与x轴在j ， 0 r平面内的夹角z燃；襟尝a为锥面母躺z轴夹角_90坷X终止点X坐标R稚 断 _ 半径z终止点三坐标z为南一点距砉 苣 】 0 瑶E磊为Z向孔间距z,fi-,高糊距离Lc曲两孔之间弦长为孔睁号，从I开始从顶向下撵列为阵舅 I 孔撵总数1一90。B0经过简单几何换算，得到计算加工各孔位必须的进刀点和终止点的从KZ坐标表达式：式8式1
11、2。=R一机一1)互熔口一Z增口Z，=ZtZ一机一1)-互C=mcsin(Z ，2XJ)j0=爿- J一_cos(搿)ZJ=Z J+上xsiIl(口)(8)(9)(10)(11)(12)20B90。对于一90。 B0情况，只有X。和Z。有所不同，计算公 式如下，其他同O占90。情况。只=以+三cos(口)(13)乙=ZJ一三sin(口)(14)其他同式8式lO。3流程图程序逻辑图12所示，主程序赋各参数初值，计算定值：子程序1计算各孔起始点终止点坐标，子程序2执行打孔循环。4实际应用举例如图6所示的某型号承力筒锥段钻模工装有内模和外模104C A DC A M与制造业信息化i dnovocom
12、cnModernManufacturing图10锥面打孔应用实例两种工装。由于内模的直径较小，角铣头无法在- -90。0。之间工作，而外 模 由于零件特征要求，角铣头必须在O。90。范围内工作。对打孔循环子 程序稍作修改外模打孔程序即可应用于内模。减小了造型和校对的工作量。四、刀具半径补偿在 加工中经常遇到刀具轴旋 转角度垂直某一平面进行轮廓加工的情况，这种情况通常是不能使用刀具半径补偿的即左补偿和右补偿。此时使用精加工程序，依靠刀具半径补偿控制毛胚余量的加工方法无法应用，针对不同的毛胚余量需编制相 应的轮廓程序。改变余量和刀具都需要 重新编 制程序。如果将刀具半径用参数代替，将精加工在线的轮廓程序写为以刀具半径为参数的程序，则可以减少校对时间提高效率。如图13，在 pZ平 面内加工半径为25的圆角，使用半径小于25的刀具加工，设尺为刀具半径和毛胚余量的和，则程序可以写为：R=1 1G01Y1024 0Z=RY50G03Y=75一RZ=25G0124 010M30改变刀具和毛胚余量 只需改变厅的值即可。五、总结针对零 件 加工特性更多地采用参数编程并配合子 程序调用将大大提高工作效率，减小三维造型和校对的工作量，特别 对于小批量和单件生产，经济效益将更加明显。圃CA DCA MJ造业信息化2009年第7期105 肀
