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曲線加工的數(shù)控編程
曲線加工的數(shù)控編程論文范文，歡迎閱讀借鑒。
曲線加工的數(shù)控編程【1】
【摘要】在無人機生產(chǎn)過程中部分零件涉及較復雜的曲線的加工，一般的G代碼編程無法描述曲線，本文以無人機兩種零件為例，結合我所的數(shù)控加工設備和配置軟件，闡述了復雜曲線的加工方法，對后續(xù)生產(chǎn)的零件加工有一定的借鑒意義。
【關鍵詞】宏程序;G代碼;曲線加工;刀具參數(shù)
在數(shù)控加工中一般使用G代碼命令來編程。
G代碼提供了G2、C3、I、J、K、R指令，很容易編制比較簡單的曲線(圓弧、半圓)數(shù)控的加工程序，但對于一些復雜、不規(guī)則的曲線，常規(guī)的G代碼很難描述清楚。
根據(jù)生產(chǎn)過程中的實踐經(jīng)驗，通過借助一些工具軟件，經(jīng)過特殊處理，編寫G代碼來解決此類問題。
常用的方法有兩種：(1)將曲線導入Mastercam軟件，設置一定的參數(shù)，自動生成數(shù)控加工程序。
(2)用G代碼宏程序產(chǎn)生程序的主程序文件，然后手動在程序設置刀具參數(shù)，成為可加工的程序。
1.利用Mastercam軟件
Mastercam軟件，其廣泛應用于數(shù)控加工，界面親和，易學易用。
如何將AutoCAD文件導入Mastercam，自動生成加工程序，以解決G代碼不能解決的復雜曲線問題。
以垂尾卡板XX-XX(見圖1)為例簡單介紹一下。
操作流程如下：①新建一個Au-
toCAD文檔，將曲線單獨拷出，另存格式*.dxf文件。
�、诖蜷_Mastercam軟件，打開*.dxf文件，刪去其他不需要加工的輪廓線，只留樣條曲線。
�、圻x擇加工方式。
�、苌杉庸こ绦�。
具體步驟如下：
第一步，將*.dxf文件讀入Mas-
tercam軟件：檔案→檔案轉換，選擇Autodesk→R讀取→適度化，選擇所有編程的曲線。
見圖2。
第二步，導入Mastercam后，將曲線平移原點：轉換→平移→所有的→圖素→執(zhí)行→兩點間，選擇曲線起點。
見圖3。
第三步，設置刀具參數(shù)：選擇刀具路徑→外形銑削→串聯(lián)→執(zhí)行，會彈出刀具參數(shù)對話框，根據(jù)需要選擇合適的刀具，選擇合適的切削參數(shù)。
該過程中要需要幾個重要的參數(shù)的確定。
見圖4。
�、偾�打斷成線段的誤差值：誤差值大小決定加工精度，其值越小精度越高，則程序也越長，一般取值0.01。
�、诘堆a類型：常用的是自動補給與手動補給兩種。
自動補給是根據(jù)刀具實際情況計算出刀具軌跡，生成程序，不用刀補;手動補給則不需要考慮刀具的規(guī)格，生成刀補的程序。
③刀補方向：一般根據(jù)其加工方式和操作方式而定。
第四步，生成加工程序：回主功能菜單→刀具路徑→操作管理→執(zhí)行后處理，點擊確定，生成程序*.NC。
見圖5。
第五步，將所生成的程序*.NC存儲到數(shù)控加工設備，運行程序。
加工后發(fā)現(xiàn)加工出來的圓弧并不光滑存在拐點，經(jīng)過分析：曲線是由許多點按次序連成多線段，由于顯示柵格問題，在圖紙中顯示是曲線，但實際上是多線段，為了使加工曲線光滑，需要把多線段變?yōu)闃訔l曲線。
經(jīng)過多次實踐，在Auto-
CAD用PEDIT擬合(F)命令，將多線段轉化為樣條曲線，經(jīng)加工試驗后，很好的解決了拐點問題。
2.用G宏程序生成程序
以Z80無人機機頭卡板XX—XX為例，其外形是個拋物線，用G指令也很難將它寫出來，Mastercam中也無法描述曲線。
借用G宏程序來生成程序主體。
例：機頭外形曲線方程式如下：
0≤X≤300
在Mastercam無法繪制，用宏程序來計算離散點，過程如下：
主程序：
T1M06
G90 G00 G54 S3000 M03
G43 H01 Z100 M08 D01
G00 X300 Y67 Z2
G01 Z-2 F300
………
G00 Z100 M09
G28 Y0
M30
G代碼宏程序：
#1=300
N10
#2=SQRT[#1*15]
G01 X#1 Y#2
#1=#1-0.5
IF[#1GE0]GOT010
#1=0
N20
#2=SQRT[#1*15]
G01 X#1 Y-#2
#1=#1+0.5
IF[#1LE300]GOTO20
宏程序短小精煉，具有很強的適用性，對于一些復雜的方程曲線，可以用C語言(或其他語言)來描述，其原理和宏程序一樣。
它的原理是：任何曲線都可以分成無數(shù)很短的曲線，每個很短的曲線都可以近似的認為是一段直線。
當每段曲線的長度趨于零時，與直線的誤差也趨于零。
足夠多的直線連起來可以替代一段曲線，這樣就把曲線轉化成有線段的直線。
直線的程序很容易實現(xiàn)，所以問題就得到了簡化。
為了盡可能的減小曲線的誤差，每段曲線長度盡可能的短，由于步長固定，曲率小的地方誤差小，曲率大的地方誤差大。
3.總結
本文介紹的兩種曲線編程的方法各有的優(yōu)、缺點，可以根據(jù)實際需要，靈活應用，選擇適用的方法。
參考文獻
[1]謝利昌,暢云峰.數(shù)控加工的子程序編程技巧[J].制造技術與機床,1994(11).
數(shù)控車加工非圓曲線編程【2】
摘要：隨著科學技術的進步，現(xiàn)代化制造業(yè)較之傳統(tǒng)制造業(yè)取得了相當大的進步，數(shù)控技術和數(shù)控設備是現(xiàn)代化制造業(yè)的基礎，它們的發(fā)展水平關系到國家的經(jīng)濟發(fā)展、綜合國力和戰(zhàn)略地位，因此，我國在數(shù)控技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面采取了重大措施，使我國數(shù)控領域得到可持續(xù)發(fā)展。
本文簡要介紹了數(shù)控機床的概念，詳細論述了數(shù)控加工和數(shù)控加工的編程方法，并且重點研究了非圓曲線的編程方法。
關鍵詞：數(shù)控機床;數(shù)控加工;非圓曲線加工;編程方法
前言：數(shù)控技術也叫做數(shù)字化控制技術，是一種按照控制程序，控制程序是工作人員用計算機事先編好的，來執(zhí)行對機械設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能，進行機械零件加工的技術，計算機軟件的應用代替了原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，實現(xiàn)了存儲數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、運算數(shù)據(jù)、邏輯判斷等各種控制機能，是制造業(yè)信息化的重要組成部分。
隨著智能化、網(wǎng)絡化技術的發(fā)展，數(shù)控技術向著高效率、高質(zhì)量、高精度的方向發(fā)展。
數(shù)控技術在信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空航天國防工業(yè)等各領域得到廣泛應用，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應力和競爭力，數(shù)控技術的應用是制造業(yè)成為信息化的象征，對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越重要的作用，因此，為實現(xiàn)經(jīng)濟迅速發(fā)展、提高綜合國力和國家地位，必須大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的現(xiàn)代化制造技術及其產(chǎn)業(yè)。
1.數(shù)控機床
數(shù)控機床也叫做數(shù)字控制機床，是一種裝有能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序控制系統(tǒng)，并通過譯碼，用代碼化的數(shù)字表示出來，通過信息載體輸入數(shù)控裝置，經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出的各種控制指令，來控制機床的動作，按照圖紙要求的尺寸和形狀，自動的將零件加工出來的自動化機床，具有高度柔性、高精度、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、加工效率高、自動化程度高等優(yōu)點，數(shù)控機床能夠很好地解決復雜、精密、小批量、多品種零件的加工。
數(shù)控機床的基本組成包括加工程序載體(主機)、伺服與測量反饋系統(tǒng)、數(shù)控裝置、數(shù)控機床輔助裝置、機床主體。
數(shù)控機床在制造業(yè)，尤其是汽車、航空航天和軍事工業(yè)得到廣泛應用。
目前，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，智能化、網(wǎng)絡化、開放化、并聯(lián)驅動化、高效率、高精度、綠色化等成為數(shù)控機床的發(fā)展趨勢和研究方向。
數(shù)控車床是集機械、電氣、液壓等多技術為一體的機電一體化產(chǎn)品，是目前國內(nèi)使用量最大、覆蓋面最廣的一種自動化數(shù)控機床，配備了我們必須使用工位刀塔和動力刀塔，其工藝性能具有廣泛性，可以加工成各種復雜的形狀，減小了工作的繁雜程度，同時還具有各種補償功能，并在復雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟效果。
2.數(shù)控加工和數(shù)控編程
數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容為：確定工序內(nèi)容;確定加工方案;制定工藝路線;設計加工工藝。
加工路線的確定在加工過程中具有重要的地位，因為每道工序加工路線的確定都非常重要，它與零件的加工精度和粗糙度直接相關。
數(shù)控機床編程準備的工藝事項，數(shù)控機床是一種高效率的設備，若要充分發(fā)揮它的高效率，我們必須掌握數(shù)控機床的性能、特點、操作方法等，同時還要確定加工方案，對于加工方案，我們應根據(jù)零件的具體條件，選擇經(jīng)濟合理的工藝方案。
工藝事項包括：工藝劃分、零件裝夾方法、零件的工藝編制。
工序劃分又有按所用刀具劃分工序、按粗細加工劃分工序、按先面后孔的原則劃分工序。
我們要遵守保證精度，提高生產(chǎn)效率的加工工序劃分原則。
3.非圓曲線的編程
隨著數(shù)控機床的不斷普及，機械加工中常應用到非圓曲線(比如橢圓、雙曲線、拋物線等)零件的，規(guī)則曲線的編程方法已經(jīng)無法滿足人們對于非圓形曲線編程的需求，非圓形曲線零件具有復雜性、尺寸不一、要求精確度高、品種繁多且批量少等特點，這就迫切需要對非圓形曲線零件的加工編程方法進行研究。
非圓弧曲線是作為直線、圓弧插補的一個補充，其編程方法主要通過采用數(shù)控自動編程軟件或者宏程序編程實現(xiàn)。
3.1.宏程序編程
宏程序加工，是用公式進行零件加工的方法。
我們要了解宏程序中的變量、變量間運算指令、控制語句的內(nèi)容，我們可以使用變量進行數(shù)學運算、邏輯運算和函數(shù)的混合運算，另外還可以通過循環(huán)語句、子程序、分支語句等進行各種復雜的零件的加工，宏程序編程適用于拋物線、橢圓、雙曲線等沒有插補指令的非圓曲線的編程，只是尺寸不同、位置參數(shù)不同的系列零件的編程。
當零件的形狀沒有改變但是尺寸發(fā)生改變時，只能重新進行編程，缺乏靈活性和適用性，通過宏程序編程，我們只需要在宏程序編程中給要發(fā)生變化的尺寸加上幾個變量再加上必要的公式就可以了，當尺寸發(fā)生變化時只需要改變這幾個變量的賦值參數(shù)。
宏程序編程可以用函數(shù)公式來描述零件的輪廓或者曲面，在數(shù)控編程中，宏程序不僅可以實現(xiàn)像子程序那樣，對編制形同加工操作的程序非常有用，還可以完成子程序無法實現(xiàn)的特殊功能，減少手工編程中繁瑣的數(shù)值計算，以及簡化程序量，提高加工效率。
宏程序結構流程為：開始;給常量賦值;給變量賦值;計算坐標值;指令機床沿著曲線移動X、Z坐標;變量遞增或者遞減;判斷是否到達終點，如果未到終點，執(zhí)行計算坐標值命令;如果達到終點，則結束。
在數(shù)控編程中，宏程序編程靈活、高效、快捷，是加工編程的重要補充。
例如我們生活中經(jīng)常用到的FANUC數(shù)控系統(tǒng)用戶宏程序，它是由包含變量、包含算數(shù)或邏輯運算的程序段、包含控制語句、包含宏程序調(diào)用指令的程序段構成。
其變量種類有四類：空變量該變量總是空，局部變量，公共變量，系統(tǒng)變量。
這四種變量各自有各自的功能在數(shù)控編程中具有重要的作用。
FANUC宏程序的轉移和循環(huán)，其中包含無條件轉移和條件轉移，其中后者也就是我們經(jīng)常說的IF語句。
宏程序的運算符包括EQ、NE、GT、GE、LT等。
FANUC數(shù)控車削宏程序有宏程序和程序中調(diào)用宏程序的指令，其中用戶宏程序有兩個要點：在宏程序中存在變量和宏程序能依據(jù)變量完成某個具體操作。
其特點是：1.可以進行變量的運算，還可以使用各種語句。
2.依據(jù)變量，得到計算好的變量值，3.通用性強，曲線的各種參數(shù)可用變量表示。
宏程序編程的基本原理是用戶用數(shù)量作為數(shù)據(jù)進行編程，變量在編程中充當媒介作用，以后也可以在程序中重新再賦值，原來內(nèi)容被賦值所代替，最終可以用簡單的直線或者圓弧線呈現(xiàn)出和理想輪廓曲線相近的曲線。
宏變量可以進行循環(huán)嵌套和局部變量。
宏程序零件編制實例，例如我們經(jīng)常用到的拋物線宏程序的應用，如圖所示，已知前端橢圓的方程為拋物線，Z=-X2/24.2。
設X軸布局為0.06，原始毛坯為φ30×70，T01為粗車刀，T02為精車刀，尺寸如圖所示，編寫加工程序。
計算拋物線線低的直徑：將Z=20帶入，直徑為φ22mm。
運用調(diào)用子程序或符合循環(huán)法進行計算。
3.2.自動編程
自動編程是使用CAD軟件制作零件或產(chǎn)品模型，再利用軟件的CAM功能生成數(shù)控加工程序。
自動編程需要借助專門的數(shù)控編程軟件來實現(xiàn)，自動編程的數(shù)學處理能力強、后置處理程序靈活，程序自檢、糾錯能力強、便于實現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)的通訊、生成迅速、質(zhì)量高、錯誤率小等優(yōu)點。
自動編程可以分為語言數(shù)控自動編程、圖形交互自動編程 、語音提示自動編程、數(shù)字化儀自動編程。
自動編程適用于中等復雜程度、計算量不大、人工難以完成的零件加工的編程，掌握并充分利用CAD/CAM軟件進行非圓曲線數(shù)控加工，可以大大提高設計效率和質(zhì)量，減少編程時間，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)越性，提高整體生產(chǎn)制造水平。
自動編程采用圖形交互式自動編程，即計算機輔助編程，也稱為CAD/CAM系統(tǒng)，是將CAD(計算機輔助設計)與CAM(計算機輔助制造)高度結合的自動編程系統(tǒng)。
數(shù)控機床自動編程指的是用計算機代替手工進行編程，用計算機自動計算數(shù)值，編寫零件的規(guī)格型號，自動打印加工程序單，并將其記錄在數(shù)控介質(zhì)上，數(shù)控加工中，加工程序編制的工作量大，手工編程只能適應簡單的數(shù)控加工，因此數(shù)控機床發(fā)展的同時，人們已經(jīng)開展了自動編程技術的研究。
數(shù)控機床的自動編程主要有語言自動編程和圖文交互式自動編程兩類，未來的發(fā)展將會更多地被應用。
4.結束語
數(shù)控車加工中對非圓曲線編程時，運用宏程序編程方法，具有程序結構簡單，使用方法靈活的優(yōu)點;采用數(shù)控自動編程軟件進行編程，大大減少了復雜的數(shù)學運算，降低了誤差，簡化了程序，方便快捷。
在非圓曲線零件加工中選擇合適的數(shù)控加工方法，在現(xiàn)代化的信息時代，可以大幅度提高非圓曲線零件的加工效率和加工質(zhì)量，可以滿足現(xiàn)代化制造也對于高精度非圓曲線零件的加工需求，實現(xiàn)經(jīng)濟效益，對數(shù)控技術及行業(yè)的發(fā)展起重要促進作用，提高現(xiàn)代化制造技術及其產(chǎn)業(yè)的市場競爭力和適應力。
參考文獻：
[1]張超英，羅科學.數(shù)控機床加工工藝編程及操作實訓[M].北京：高等教育出版社.2003.
[2]王愛玲，等.現(xiàn)代數(shù)控編程技術及應用[M].北京：國防工業(yè)出版社.2002.
[3]楊長祺，等.自由曲面多軸加工中誤差模型及其測量和補償方法研究[J].長沙理工大學學報.2004，1(3/4)
橢圓形螺紋的數(shù)控編程與加工【3】
【摘 要】本文主要圍繞橢圓形螺紋在數(shù)控車床上的加工，從圖形分析、編程思路、刀具選擇、程序編制、精度控制等方面進行論述。
采用宏程序編程能較好地解決橢圓形螺紋在數(shù)控大賽的加工難題。
【關鍵詞】橢圓 異形螺紋 宏程序 編程
隨著數(shù)控技能大賽的推廣與發(fā)展，比賽工件的難度逐漸提高，而螺紋的變化是其中之一。
由原來的車削三角形螺紋，轉變?yōu)檐囅魈菪温菁y、車削圓弧形螺紋、車削橢圓形螺紋等各類異形螺紋。
而橢圓形螺紋的編程較為復雜，本人結合多年帶學生參加數(shù)控比賽的經(jīng)驗，總結出橢圓形螺紋的編程與加工方法，又快又好地解決了橢圓形螺紋的加工問題。
一 零件圖形分析
圖1所示，橢圓形螺紋橢圓長半軸為4.5mm，短半軸為3.5mm，方程式為z2/4.52+x2/3.52=1。
橢圓圓心位于φ64mm的外圓上，螺距為10mm，螺紋切削深度1.5mm。
二 加工刀具選擇
由圖1可知，可以選擇橢圓弧形成形刀具加工，但圓弧必須與橢圓相吻合，制造較為困難，不建議使用。
經(jīng)多次試驗一般選擇主偏角為72.5°，刀尖角為35°，主后角為6°～8°，刀尖圓弧半徑0.2mm的尖刀進行加工(見圖2)。
三 編程思路
橢圓形螺紋就是螺紋形狀是橢圓形的，采用刀尖角35°的尖刀加工時，尖刀既要按照橢圓形狀運動，又要按照螺紋的規(guī)律車螺紋。
編程時主要解決橢圓形狀的變化關系，列出邏輯關系式，最后采用宏程序編程。
此題的變量應以橢圓長軸為變量#3，然后根據(jù)橢圓方程式求出X坐標值。
單個橢圓形螺紋形狀從1點變化至2點(見圖3)。
1點至橢圓中心的長度要根據(jù)圖中給定的數(shù)值代入橢圓方程式求出，為3.69。
即#3的變化從3.69變至-3.69。
四 橢圓形螺紋參考程序(以FANUC系統(tǒng)為例)
O0001;(橢圓形螺紋加工)
T0101;(刀尖角35°刀)
M3 S300;
G0 X62 Z10;
#1=4.5;( 橢圓長半軸)s
#2=3.5;( 橢圓短半軸)
#3=3.69;( 橢圓形螺紋起點長度)
N10 #4=SQRT[#2*#2-#3*#3];
#5=#2/#1*#4;
#6=2*[32-#5];(編程坐標系中橢圓中心X值)
G0 Z[#3+10];(螺紋Z軸起刀點)
X[#6];(螺紋X軸起刀點)
G33 Z-45 F10;(車螺紋)
G0 X62;(X向退刀)
Z10;(Z向退刀)
#3=#3-0.2;(Z向逐漸變化0.2)
IF[#3GE-3.69] GOTO10;(判斷是否結束)
G0 X62;
Z10;
G0 X100Z100;
M30;
五 精度控制
為了保證零件加工精度，對刀時X向留0.3mm左右的余量，螺紋車完后測量。
通過修改磨耗來修調(diào)尺寸，最終達到精度要求。
六 結束語
以上詳細分析了橢圓形螺紋的編程、加工及精度控制。
這種編程思路可以延伸出其他類型異形螺紋的編程，如正弦線螺紋等三角函數(shù)異形螺紋，圓弧螺紋、拋物線螺紋等二次函數(shù)曲線螺紋。
編程時，將上述橢圓函數(shù)表達式變換為圖紙相應的函數(shù)表達式，給出變量的起點終點坐標值，就可以完成相應程序的編制。
同樣為防止加工過程中刀具與工件產(chǎn)生干涉，要利用尖形車刀完成加工。
此類異形螺紋編程主要采用宏程序思路通過變量設置，大大簡化了復雜形狀零件的數(shù)控編程計算，減少刀具投入且通用性強。
在實際加工中具有實用意義。
參考文獻
[1]顧雪艷.數(shù)控加工編程操作技巧與禁忌[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007
[2]張麗華、馬立克.數(shù)控編程與加工技術 [M].大連：大連理工大學出版社，2006
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