|
非圓曲線數(shù)控車削編程
湛江市高級技工學(xué)校 劉志萬 2017/10/20 15:31:22
【摘要】數(shù)控車床編程加工只有直線插補和圓弧插補，不能直接進行非圓線曲線編程。為了進行非圓曲線編程，本文提出了以圓弧相切擬合和直線逼近擬合的方法編程，程序簡潔，計算量少，加工精度高；而且只要作少量改變，就可以用于各種不同尺寸和形狀的非圓曲線，重用率高，是一種高效率、高質(zhì)量的數(shù)控車削編程方法。
【關(guān)鍵詞】非圓曲線 數(shù)控車削 宏程序 擬合 計算
前言：
數(shù)控車床上，只要能編出程序，就可以車出需要的形狀。對于一般的零件，其形狀往往是通過直線與直線相交，直線與圓弧相交，直線與圓弧相切，圓弧與圓弧相交，圓弧與圓弧相切等各種直線與圓弧進行各種方式組合而得到。然而，還有很多形狀，不管由直線與圓弧進行怎樣方式的組合，都無法得到，如橢圓，如拋物線，如正弦曲線等三角函數(shù)曲線、螺旋線等。數(shù)控車床上，有直線插補、圓弧插補，可以直接編程序加工出由直線和圓弧組合得到的形狀，卻無橢圓插補、拋物線插補、正弦曲線等非圓曲線插補，也就無法直接編程序加工出這類形狀。
那么，在數(shù)控車床上，加工非圓曲線時應(yīng)如何編程呢？我們先看看數(shù)控車床是如何實現(xiàn)G01、G02和G03的。由數(shù)控車床的插補原理可知，數(shù)控車床的數(shù)控裝置也并不是直線走出不平行于坐標軸的直線和圓弧曲線的，而是用直線段逼近的方法走出這類直線和圓弧的。也就是說，數(shù)控車床實際走出的不平行于坐標軸的直線并不和要求的直線重合，而是用一小段一小段的平行于坐標軸的線段或是與坐標軸成45度角的線段去近似走出要求的直線；數(shù)控車床實際走出的圓弧也并不和要求的圓弧重合，而是用一小段一小段的平行于坐標軸的線段或是與坐標軸成45度角的線段去近似走出要求的圓弧。只不過，數(shù)控車床在走直線和圓弧時，每走一步，都經(jīng)過嚴格的計算，使誤差達到了這臺數(shù)控車床所能達到的最高精度，即誤差不會大于這臺數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量，數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量即決定了這臺數(shù)控車床的最高精度，而一般數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量都遠小于被加工零件的精度要求，所以加工出的零件的精度都能達到要求。
由此看來，我們也可以用數(shù)控車床上數(shù)控裝置實現(xiàn)G01、G02和G03的方法擬合非圓曲線，編程讓車刀走出非圓曲線。具體的方法有兩種，如下：
一、 圓弧擬合非圓曲線
以橢圓為例，只要給出長短軸，就可以用四段圓弧近似畫出要求的橢圓，哪么，就可以計算出這四段圓弧的半徑和起點終點數(shù)據(jù)，編出橢圓加工程序，只不過，這樣加工出的橢圓，誤差是比較大，而且誤差是固定的，不能根據(jù)實際零件的精度要求進行加工。
不過，如果能進一步，用更多的圓弧似合所要加工的橢圓，就能提高精度，并能按要求的精度加工，方法有兩種：
一種為相鄰兩圓弧彼此相交，能保證按編程允許誤差δ允計算節(jié)點坐標，計算過程相對簡單，但由于圓弧相交，工件表面整體不光滑，零件表面質(zhì)量不高。
另一種是相鄰圓弧彼此相切，可保證在等誤差的條件下，由一系列彼此相切的圓弧逼近曲線，工件表面整體光滑，零件表面質(zhì)量高，但計算過程過于繁瑣。
二、 直線擬合非圓曲線
用圓弧相切法擬合非圓曲線，節(jié)點少，表面光滑，程序短，表面質(zhì)量高，但數(shù)學(xué)處理復(fù)雜，不同的非圓曲線要建立不同的數(shù)學(xué)模型，效率低。如果回頭再看數(shù)控車床的插補原理，即可發(fā)現(xiàn)，從根本上說，圓弧插補最終實質(zhì)上也是用直線擬合走出來的，只不過是節(jié)點間距小，從而精度高。所以，只要在精加工時取非常小的節(jié)點間距，甚至用脈沖當(dāng)量作間距，就可以遠遠超過零件的加工精度要求，自然肯定能達到加工精度要求。在粗加工時取較大的節(jié)點間距，用G71或G72的走刀方式，需要的數(shù)據(jù)由宏程序計算，則完全可以達到G71G72的加工效率，這樣，用直線擬合既能達到加工質(zhì)量要求，也易實行。
因此，只要能建立準確的數(shù)學(xué)模型，就可以取得需要的數(shù)學(xué)公式，把數(shù)學(xué)公式編進宏程序，從而加工出達到規(guī)定精度要求的非圓曲線，下面舉例說明：
（一） 橢圓
建立數(shù)學(xué)模型，如圖1：
取X坐標為自變量，這樣能準確確定每次粗加工的余量，Z坐標為因變量，則Z=a*SQRT[1-a*a/b*b];(用宏程序的方式表示)
應(yīng)用舉例：要加工下圖所示零件：
零件左邊是直徑為Ф ,長為 的軸,右邊是長半軸 ,短軸半 ,焦點在 軸的橢圓旋轉(zhuǎn)體,軸和橢圓旋轉(zhuǎn)體相切。以橢圓中心為編程原點，即橢圓右端的坐標為（0，18），起始角為 度，終（未完，下一頁）
|