在數(shù)控車(chē)床上實(shí)現(xiàn)橢圓的粗

1、在數(shù)控車(chē)床上實(shí)現(xiàn)橢圓的粗、精加工 摘要：本文介紹了采用宏程序編制橢圓加工程序的步驟，并分別對(duì)原點(diǎn)與橢圓中心重合，原點(diǎn)與橢圓中心偏離這兩種情況作了一定的闡述，另外使用FANUC 0i系統(tǒng)對(duì)橢圓面進(jìn)行了粗、精加工的編程。 關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床；橢圓；宏程序；粗、精加工 數(shù)控車(chē)床加工對(duì)象為各種類型的回轉(zhuǎn)面，其中對(duì)于圓柱面、錐面、圓弧面、球面等的加工，可以利用直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)指令完成，而對(duì)于橢圓等一些非圓曲線構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體，加工起來(lái)具有一定的難度。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的數(shù)控系統(tǒng)只提供直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)兩種插補(bǔ)功能，更高檔的數(shù)控系統(tǒng)提供雙曲線、正弦曲線和樣條曲線插補(bǔ)功能，但是一般都沒(méi)有橢圓插補(bǔ)功能。因此，在數(shù)控機(jī)

2、床上對(duì)橢圓的加工大多采用小段直線或者小段圓弧逼近的方法來(lái)編制橢圓加工程序。 在這里結(jié)合工作實(shí)踐對(duì)車(chē)削橢圓輪廓的宏程序的編制方法進(jìn)行探討。一、橢圓宏程序的編制原理 數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件，一般由初始化模塊、輸入數(shù)據(jù)處理模塊、插補(bǔ)運(yùn)算處理模塊、速度控制模塊、系統(tǒng)管理模塊和診斷模塊組成。其中插補(bǔ)運(yùn)算處理模塊的作用是依據(jù)程序中給定的輪廓的起點(diǎn)、終點(diǎn)等數(shù)值對(duì)起點(diǎn)終點(diǎn)之間的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，然后由控制軟件，依據(jù)數(shù)據(jù)密化得到的坐標(biāo)點(diǎn)值驅(qū)動(dòng)刀具依次逼近理想軌跡線的方式來(lái)移動(dòng)，從而完成整個(gè)零件的加工。 依據(jù)數(shù)據(jù)密化的原理，我們可以根據(jù)曲線方程，利用數(shù)控系統(tǒng)具備的宏程序功能，密集的算出曲線上的坐標(biāo)點(diǎn)值，然后驅(qū)動(dòng)刀具

3、沿著這些坐標(biāo)點(diǎn)一步步移動(dòng)就能加工出具有橢圓、拋物線等非圓曲線輪廓的工件。二、橢圓宏程序的編制步驟宏編程一般步驟： 1.首先要有標(biāo)準(zhǔn)方程（或參數(shù)方程） 一般圖中會(huì)給出。 2.對(duì)標(biāo)準(zhǔn)方程進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將數(shù)學(xué)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成工件坐標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)方程中的坐標(biāo)是數(shù)學(xué)坐標(biāo)，要應(yīng)用到數(shù)控車(chē)床上，必須要轉(zhuǎn)化到工件坐標(biāo)系中。 3.求值公式推導(dǎo) 利用轉(zhuǎn)化后的公式推導(dǎo)出坐標(biāo)計(jì)算公式 4.求值公式選擇 根據(jù)實(shí)際選擇計(jì)算公式 5.編程 公式選擇好后就可以開(kāi)始編程了三、加工實(shí)例下面分別就工件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心重合，偏離等2種情況進(jìn)行編程說(shuō)明。 （1）工件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心重合 橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程為 轉(zhuǎn)化到工件坐標(biāo)系中為   

4、0;  根據(jù)以上公式我們可以推導(dǎo)出以下計(jì)算公式 在這里我們?nèi)」?。凸橢圓取+號(hào)，凹橢圓取-號(hào)。即X值根據(jù)Z值的變化而變化，公式不能加工過(guò)象限橢圓，所以舍棄。      下面就是FANUC系統(tǒng)0i橢圓精加工程序：O0001;                        程序名#1=100;          

5、    用1指定Z向起點(diǎn)值#2=100;                  用2指定長(zhǎng)半軸#3=50;                  用3指定短半軸G99 T0101 S500 M03;           機(jī)床準(zhǔn)備相關(guān)指令G00 X150. Z150. M08;&

6、#160;       程序起點(diǎn)定位，切削液開(kāi)  X0 Z101.；     快速定位到靠近橢圓加工起點(diǎn)的位置WHILE#1GE-80DO1; 當(dāng)Z值大于等于-80時(shí)執(zhí)行DO1到END1 之間的程序#4=#3*SQRT1-#1*#1/#2*#2;    計(jì)算X值，就是把公式 里面的各值用變量代替G01 X#4*2 Z#1 F0.15;  直線插補(bǔ)，這里4×2是因?yàn)楣嚼锩娴腦值是半徑值#1=#1-0.1;    步距0.1，即Z值遞減量為0.1，

7、此值過(guò)大 影響形狀精度，過(guò)小加 重系統(tǒng)運(yùn)算負(fù)擔(dān)， 應(yīng)在滿足形狀精度的前提下盡可能取大值。END1;        語(yǔ)句結(jié)束，這里的END1與上面的DO1對(duì)應(yīng)G01 Z-110 ;                   加工圓柱面X102.;                      退刀G0

8、0 X150. Z150.； 回程序起點(diǎn)M09;           切削液關(guān)M05;                       主軸停止M30;                       程序結(jié)束（2） 工件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中

9、心偏離 數(shù)控車(chē)床編程原點(diǎn)與橢圓中心不重合，這時(shí)需要將橢圓Z(X)軸負(fù)向移動(dòng)長(zhǎng)半軸的距離，使起點(diǎn)為0，原公式轉(zhuǎn)變?yōu)椋?Z1-編程原點(diǎn)與橢圓中心的Z向偏距；此例中為-100 X1-編程原點(diǎn)與橢圓中心的X向偏距；此例中為0 可推導(dǎo)出計(jì)算公式： (精加工程序)O0001;                        程序名#1=0;            

10、;     用1指定Z向起點(diǎn)值#2=100;                用2指定長(zhǎng)半軸#3=50;                 用3指定短半軸#5=-100; Z向偏距G99 T0101 S500 M03;             

11、   G00 X150. Z150. M08;                 X0  Z1.；  WHILE#1-#5GE-80DO1;                 #4=#3*SQRT1-#1-5*#1-#5/#2*#2;    G01 X#4*2 Z#1-#5 F0.15;  &

12、#160;            #1=#1-0.1;END1;                                G01 Z-110 ;             X102.;     &

13、#160;                          G00 X150. Z150. M09;                 M05;                   

14、60;             M30;         三、完整粗、精加工程序 以上兩個(gè)實(shí)例均只編寫(xiě)了精加工程序，另外可以利用宏調(diào)用子程序進(jìn)行粗加工，下面以第一個(gè)圖（工件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心重合的零件）為例說(shuō)明。                            O0001;

15、                程序名695； 定義總的加工余量 G99 T0101 S500 M03;                G00 X150. Z150. M08; G00 X6 Z101.；       N10 #6=#6-5； M99 P0002;IF #6GE0GOTO10;G00 X150.Z150.; M05;M30

16、 O0002 子程序    #1=100;          用1指定橢圓加工Z向起點(diǎn)值#2=100;                     用2指定長(zhǎng)半軸#3=50;                用3指定短半軸 WHILE#1GE-80DO1;

17、            #4=#3*SQRT1-#1*#1/#2*#2;    G01 X#4*2+6 Z#1 F0.15;                #1=#1-0.1; END1;  G01Z-110 ;X102.;                  

18、             G00 Z101.;   X#6；             M99;      除了用標(biāo)準(zhǔn)方程加工橢圓外，還可以用參數(shù)方程加工橢圓曲線。在這里就不一一闡述了。4、 加工橢圓的注意事項(xiàng) 利用數(shù)控車(chē)床加工橢圓曲線，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）車(chē)削后工件的精度與編程時(shí)所選擇的步距有關(guān)。步距值越小，加工精度越高；但是減小步距會(huì)造成數(shù)控系統(tǒng)工作量加大，運(yùn)算繁忙，影響進(jìn)給速度的提高，從而降低加工效率。因此，必須根據(jù)加工要求合理選擇步距，一般在滿足加工要求前提下，盡可能選取較大的步距。 （2）對(duì)于橢圓軸中心與Z軸不重合的零件，需要將工件坐標(biāo)系進(jìn)行偏置后，然后按文中所述的方法進(jìn)行加工。5、 結(jié)論使用宏程序編程，大部分零件尺寸和工藝參數(shù)可以傳遞到宏程序中，程序的修改比較方便。圖樣改變時(shí)，僅需修改幾個(gè)參數(shù)，因此，