CNC車床高斯(sī)曲線加(jiā)工
隨著新產品研製的發(fā)展,許(xǔ)多新產品的形狀采用了特殊曲線,如橢圓、雙曲線和高斯曲線(xiàn)等,而如何(hé)加工這些特殊曲線就成了機加人(rén)員的新課題。
從多年的實(shí)踐(jiàn)來看,采用宏程序編程,然後在數控車床上車削是(shì)較為簡單、經濟和方便的一種方(fāng)法。
但是(shì)這種方法對於編程(chéng)者要求較(jiào)高,這是(shì)因為宏(hóng)程(chéng)序的編製要求程序員不僅(jǐn)具有豐富(fù)的數學知識,還(hái)要(yào)熟悉數控車床的編程指令(lìng),對於宏程序更應是了如指掌。
宏(hóng)程序分為(wéi)A類和B類兩種:A類宏程序通常采用(yòng)H代碼編製,B類宏程序通常用賦值語句和數學(xué)公式進行編製,易為大家接受,FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。
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一、FANUC0i型數控係統宏程序
在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型,即(jí)空(kōng)變量、局部變量、公共(gòng)變量和係統變量。空變量的變量號為#0,該變量總為空,沒有值(zhí)能賦給該變量;局部變量(liàng)的變(biàn)量號為(wéi)#1~#33,該類(lèi)變(biàn)量隻能用於在宏程序中存儲數據,當斷(duàn)電時局部變量初始化為(wéi)空,調用宏程序時,給(gěi)局部變量賦值。公共變量的(de)變量號為#100~#199、#500~#999,公共變量在不同的宏程序中的意(yì)義相同。當斷電時,變量#100~#199初始化為空,變量#500~#999中的(de)數據保存,即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000~,係統(tǒng)變量用於讀和寫CNC的各種數據,例(lì)如刀具的當前位置(zhì)和刀具補償值等。我(wǒ)們在編寫宏程(chéng)序(xù)時可以引用局部(bù)變量和公共(gòng)變量,在引用變量,特別是公共變量時,為消除(chú)變(biàn)量內原有(yǒu)數據的(de)影響,一定要給變量重新賦值後再引用。
宏程序是用戶實(shí)現機床功能擴展的一(yī)種方法。在(zài)宏程序中可(kě)以使用變量,給變量賦值,變量間可進行(háng)運算和程序(xù)跳轉。此外,宏程序(xù)還(hái)提供了循環語句、分支語句和(hé)子程序(xù)調用語句,一層宏循環裏還可以嵌套多層循(xún)環。所以(yǐ)可以應用宏程(chéng)序指令(lìng)編製出簡潔合理的小容量加工程序,擴展數控(kòng)機床功能,提高加工效率,充分發揮數(shù)控機床的(de)作(zuò)用。
二、高斯曲線的方程
高斯曲線在直角坐標係下的方程是
,其中x是自變量,y是因變量(liàng)。但此方程我們(men)還不能(néng)直接應用於數控車床,因為在數控車床上,坐標係是這樣規
定的:Z軸與主軸(zhóu)軸線平行,正方向是遠離工件方向,X軸與主軸軸線垂直,正方向是遠(yuǎn)離主軸軸線方向。因此我(wǒ)們(men)需要把直角坐標係的方程轉換(huàn)為數控車床坐標係下的方程,同時數控車床(chuáng)不能識別指數函數和平(píng)方等數學符號,這就需要(yào)用宏程序(xù)中的算術和邏輯(jí)運(yùn)算符號替換其(qí)中的數學符(fú)號,變成數控車床可識別(bié)的公式。
經變(biàn)換(huàn)後高斯曲線在數控(kòng)坐標下(xià)的方(fāng)程如下。
X=140.6/EXP(((z-620)/1339)*((z-620)/1339))+9.358/
EXP(((z+251.5)/351.8)*((z+251.5)/351.8))+24.58/EXP(((z+740.4)/464.1)*((z+740.4)/464.1))
三、數控車床加工特殊曲線的方法
數控車床可通過G01、G02等G代碼直接(jiē)加工直線、圓弧,但並沒有專(zhuān)門的G代碼來加工(gōng)橢圓、雙曲線和高(gāo)斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近(jìn)法,即在Z方向上依次遞(dì)減或遞增,以0.05mm~0.5mm為一(yī)個步距,每遞(dì)減或遞增一個步(bù)距得到一(yī)個Z值。然後,通過(guò)曲線方程計算(suàn)求出對應的X值,再將刀具直線插補至計算(suàn)得出的(X,Z)值所(suǒ)確定的點,依次插補便(biàn)可完成特殊曲線的加工。
雖然隨著CAD/CAM軟件的應用,手工編程、宏程序應用空間日趨縮小,但是在某(mǒu)些情況下PC機也無能為力,這就要求我們深挖手工編程,發揮數控(kòng)機床潛力。
同時宏程序與(yǔ)自動編程比較具有運算速度快、加工效率(lǜ)高、加工精(jīng)度高以(yǐ)及短小精悍等優點。