b类宏程序应用——椭圆粗、精加工

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1、非圆曲线编程是手工编程中的难点，本文以椭圆加工为例，介绍了循环功能(WHILE语句)在椭圆宏程序编程中的应用。椭圆是数控车加工中相对较难却又比较典型的非圆曲线，目前数控系统还没有提供完善的非圆曲线插补功能，因此在实际操作中椭圆的编程多采用变量来完成。虽然随着计算机辅助编程的进一步普及，手工编写宏程序越来越少，但作为初学者，根据不同情况，掌握各种非圆曲线，特别是椭圆曲线的编程仍然是必要的。一、循环功能WHILE语句　　椭圆宏程序编制中重要的循环功能语句是WHILE语句，其格式如下：　　WHILE[条件表达式]DOm(

2、m=1，2，3);　　ENDm;　　说明：如果指定的条件表达式满足时，则执行DO到END之间的程序。否则，转道END后面的程序段。DO后面的标号和END后面的标号是指程序执行范围的标号，标号值为1，2，3。　　二、椭圆标准方程与参数方程　　编制椭圆宏程序要熟悉椭圆标准方程和参数方程，它们均表达出了椭圆上点的坐标及两坐标之间的关系。例如：图1中，椭圆的标准方程为(20mm为长半轴的长，14mm为短半轴的长，椭圆的中心即为坐标系的原点)，参数方程为X=20cosФ，Y=14sinФ(Ф为角度参数)。　　宏程序编制中，编

3、程坐标系是Z、X轴，所以在应用椭圆标准方程或参数方程时，要从X、Y轴相应转换为编程坐标系中的Z、X轴。如上例椭圆在X、Z坐标系中的标准方程则为：(图2)，参数方程相应转换为X=14sinФ，Z=20cosФ。　　变量编程时，注意椭圆上点的坐标在椭圆坐标系和在编程坐标系中的不同表达，两者之间的联系在于椭圆原点在编程坐标系中的值。椭圆坐标系原点在椭圆圆心，编程坐标系及原点是由编程者设定，下文编程坐标系原点均选在工件右端面与中心轴线的交点处。　　三、以Ф参数(角度)为初始变量　　如图3，毛坯为Ф30mm×70mm的棒料，

4、45号钢。编程原点设在右端面与中心轴线的交点上，椭圆原点在编程坐标系(0，-20)处。　　分析：三爪卡盘夹住左端，伸出55mm，手动车右端面，选择1号30º外圆车刀加工外轮廓。切削用量的选择：粗加工主轴转速为600r/min，进给量为0.25mm/r，精加工主轴转速为800r/min，进给量为0.1mm。在椭圆坐标系中，其标准方程为：;参数方程为：X=14sinФ，Z=20cosФ。从零件图上可以看出，椭圆轮廓的起点角度为0º，终点角度为144º(180º-36º=144º)，所以适合采用以Ф参数(角度)为初始变量

5、，应用参数方程来表达椭圆上点的坐标。编制程序如下。O1234;T0101M03S600;GOOX34Z2.0;　　G73U14W0R7;G73P10Q20U1W0.05F0.25;N10G00X0.;　　G42G01Z0.F0.1;#1=0;(角度初始值)WHILE[#1LE144]DO1;　　#2=14*SIN[#1];　　#3=20*COS[#1];　　G01X[2*#2]Z[#3-20]F0.1;#1=#1+0.5;END1;　　G01Z-40;X28;　　W-10;N20G40X33;M03S800;G70

6、P10Q20;G00X150Z150;M5;M30;　　上例中，#1(角度)为初始变量，椭圆上点的X、Z(#2、#3)坐标是因变量，它们之间的关系由参数方程X=14sinФ，Z=20cosФ体现，即#2=14*SIN[#1]，#3=20*COS[#1]，在编程坐标系中，点的坐标就表达成X[2*#2]Z[#3-20]。　　四、以Z坐标为初始变量　　如图4，毛坯为Ф30mm×50mm的棒料，45号钢。编程原点设在右端面与中心轴线的交点上，椭圆原点在编程坐标系(0，-15)处。　　分析：工艺分析参见上例。零件上椭圆曲线只

7、有右边一半，长半轴长15mm(Z轴)，短半轴长10mm(X轴)，其椭圆标准方程为：，参数方程为X=10sinФ，Z=15cosФ，椭圆曲线的起点Z坐标为15，终点坐标为0，设Z坐标为变量#1，根据椭圆标准方程，有(设为#2)。　　编制程序如下：　　O1235;　　G40T0101M03S600;GOOX34Z2.0;　　G73U14W0R7;　　G73P10Q20U1W0.05F0.25;N10G00X0.;　　G42G01Z0.F0.1;　　#1=15;(Z初始值)WHILE[#1GE0]DO1;　　#2=10*

8、SQRT[15*15-#1*#1]/15;G01X[2*#2]Z[#1-15]F0.1;　　#1=#1-0.1;END1;　　G01W-5;X28;　　Z-30;　　N20G40X33;M03S800;G70P10Q20;　　G00X150Z150;M30;　　本例也可以用Ф(角度)为初始变量，应用椭圆参数方程进行编程，其中Ф的变化范围是0º～90º。读者可