椭圆车削参数编程

1、第三章椭圆车削参数编程,?,?,教学目的：,数控车床一般只能作直线插补和圆弧插补，即只,能加工由直线、圆弧所组成的零件轮廓，当要加,工回转轮廓是非圆曲线的零件时，数控编程的任,务是用直线或圆弧去逼近非圆轮廓。,SIEMENS,数,控系统可借助,R,参数，并应用程序跳转等手段来,完成非圆曲线的编程。今天以椭圆曲线的参数编,程为例，讲解非圆轮廓曲线的编程方法。,1,1,第三章椭圆车削参数编程,教学内容：,1,、可编程的零点偏置,G158,2,、计算参数,R,3,、标记符,4,、绝对跳转,5,、有条件跳转,6,、椭圆曲线方程分析,7,、椭圆加工编程,重点：,1,、椭圆粗车路线,2,、椭圆精车路线,难

2、点：,如何通过绝对跳转和有条件跳转指令，完成椭圆粗车与精车的加工。,教法：,通过多媒体课件，让同学们了解并掌握非圆轮廓曲线的编程方法。,2,2,第三章椭圆车削参数编程,一、基本命令,1,、可编程的零点偏置指令：,G158,功能,:,如果工件上在不同的位置有重复出现的形状或结构；或,者选用一个新的参考点，可方便程序编写，就需要适用可,编程零点偏置。由此就产生一个当前工件坐标系，新输入,的尺寸均是在该坐标系中的数据尺寸。,G158,指令要求一个独立的程序段。,用法：,G158 X,Z,用,G158,指令可以对所有坐标轴编程零点偏移，后面的,G158,指令取代先前的可编程零点偏移指令。,取消偏移,:

3、,在程序段中仅输入,G158,指令而后面不跟坐标轴名,称时，表示取消当前的可编程零点偏移。,3,3,第三章椭圆车削参数编程,?,?,?,?,?,?,?,?,?,编程举例：下图,1,所示，工件右端面的圆心,W,为工,件坐标原点，现要将椭圆中心,O,设为当前工件坐,标原点，可编程如下：,N10.,N20 G158 X0 Z-40,；可编程零,点偏移，椭圆中心,O,为当前工件,坐标原点,.,N90 G158,；取消零点偏移，,右端面的圆心,W,为工件坐标原点,.,图,1,4,4,第三章椭圆车削参数编程,2,、计算参数,R,功能：要使一个,NC,程序不仅仅适用于特定数值下的一次加,工，或者必须要计算出

4、数值，这两种情况均可以使用计算,参数，可以在程序运行时由控制器计算或设定所需要的数,值；也可以通过操作面板设定参数数值。如果参数已经赋,值，则它们可以在程序中对由变量确定的地址进行赋值。,说明,一共,250,个计算参数可供使用：,R0R99,-,可以自由使用,R100R249,-,加工循环传递参数,如果你没有用到加工循环，则这部分计算参数也同样可以自,由使用。,5,5,第三章椭圆车削参数编程,用法：,(1),赋值,可以在以下数值范围内给计算参数赋值：,（,0.000 00019999 9999,）（,8,位，带符号和小数点）,在取整数值时可以去除小数点。正号可以一直省去。,举例：,R0=3.5

5、678,R1=-37.3,R2=2 R3=-7,R4=-45678.1234,注释：一个程序段中可以有多个赋值语句；也可以用计算表达式赋值。,(2),给其它的地址赋值,通过给其它的,NC,地址分配计算参数或参数表达式，可以增加,NC,程序的,通用性。可以用数值、算术表达式或,R,参数对任意,NC,地址赋值。但对,地址,N,、,G,和,L,例外。,赋值时在地址符之后写入符号“,=”,赋值语句也可以赋值一负号。,给坐标轴地址（运行指令）赋值时，要求有一独立的程序段。,举例：,N10 G0 X=R2,；给,X,轴赋值,6,6,第三章椭圆车削参数编程,(3),参数的计算,在计算参数时也遵循通常的数学运

6、算规则。圆括号,内的运算优先进行。另外，乘法和除法运算优先,于加法和减法运算。角度计算单位为度。,编程举例,R1=40,R2=12,R3=30,R4=R1*COS,（,R3,）,R5=R2*SIN,（,R3,）,7,7,第三章椭圆车削参数编程,3,、标记符,功能：标记符用于标记程序中所跳转的目标程序段，用跳转,功能可以实现程序运行分支。,标记符可以自由选取，但必须由,2-8,个字母或数字组成，其,中开始两个符号必须是字母或下划线。跳转目标程序段中,标记符后面必须为冒号。标记符位于程序段段首。如果程,序段有段号，则标记符紧跟着段号。在一个程序中，标记,符不能有其它意义,编程举例：,N10 MAR

7、KE1,：,G1 X20,；,MARKE1,为标记符，跳转目标程,序段,.,TR789:G0 X10 Z20,；,TR789,为标记符，跳转目标段没有,段号,8,8,第三章椭圆车削参数编程,4,、绝对跳转,功能：,NC,程序在运行时以写入时的顺序执行程序段。程序在运行时可以,通过插入程序跳转指令改变执行顺序，跳转目标只能是有标记符的程,序段，此程序段必须位于该程序之内。,绝对跳转指令必须占用一个独立的程序段。,输入形式：,GOTOF,Label,；向前跳转（程序结束方向）,GOTOB,Label,；向后跳转（程序开始方向）,Lable,：所选的标记符,编程举例：,N10 G0 X. Z.,.,

8、N20 GOTOF,MARKE0,；跳转到标记符,MARKE0,.,N50 MARKE0: R1 = R2+R3,.,9,9,第三章椭圆车削参数编程,10,10,第三章椭圆车削参数编程,5,、有条件跳转,功能：,NC,程序在运行时以写入时的顺序执行程序段。程序,在运行时可以通过插入程序跳转指令改变执行顺序，用,IF,条件语句表示有条件跳转，如果满足跳转条件（也,就是值不等于零）则进行跳转。跳转目标只能是有标记符,的程序段，此程序段必须位于该程序之内。,有条件跳转指令要求一个独立的程序段。,输入形式：,IF,条件,GOTOF,Label,；向前跳转（程序结束方向）,IF,条件,GOTOB,Lab

9、el,；向后跳转（程序开始方向）,Lable,：所选的标记符,条件：作为条件的计算参数，计算表达式,11,11,第三章椭圆车削参数编程,比较运算符共六个：,=,等于,不等于,大于,小于,=,大于或等于,=,小于或等于,比较运算结果有两种，一种为“满足”，一种为“不满足”。“不满足“时,运算结果为零。,编程举例：,N10 IF R10 GOTOF MARKE1,；,R1,不等于零时，跳转到,MARKE1,程序段,.,N100 IF R11 GOTOF,MARKE2,；,R1,大于,1,时，跳转到,MARKE2,程序段,.,N1000 IF R45=R7+1 GOTOB,MARKE3,；,R45,

10、等于,R7,加,1,时，跳转到,MARKE3,程序段,12,12,第三章椭圆车削参数编程,二、椭圆曲线方程分析,如下图,2,所示，在笛卡尔直角坐标系的,XOZ,平,面内，椭圆的标准方程为：,式中,a,椭圆的长半轴，,b,椭圆的短半轴。,数控机床对椭圆曲线进行直线插补，须求出曲,线上各点在直角坐标系内的坐标值,即,要写出,z=f(x),的函数关系，若给出一个,x,值可计算出与之对应的,z,值。由上式,可得出：,z,2,x,2,?,2,?,1,?,a,?,b,?,0,?,2,a,b,图,2,椭圆曲线图,z,?,?,a,?,x,2,1,?,2,b,按上式可求出椭圆上任何一点的两个坐标值。,13,13

11、,第三章椭圆车削参数编程,另外我们还可用椭圆的参数方程,求解椭圆曲线上各点的坐标值,。,在图,2,所示的椭圆上其参数方,程为：,x=bsin(),z=acos(),式中,为一个角度变量。,上面两种方法是可以相互转化的，,实质都是通过某一参数在一定,范围内变化而求椭圆上任意点,的坐标。,图,2,椭圆曲线图,14,14,第三章椭圆车削参数编程,三、椭圆加工编程,已知待加工铝棒毛坯直径为,30mm,要加工下,图,3,所示的工件，右边为半个椭圆，其标准,方程,:,z,x,?,?,1,2,2,40,12,2,2,图,3,15,15,第三章椭圆车削参数编程,1,、刀具设置,1,号刀：,90,度外圆车刀,(

12、,白钢刀,),，用于粗车和精车椭,圆及外圆,3,号刀：割刀，用于切断工件,2,、编程设置,因对刀时是以工件右端面的圆心设为工件坐标原点，,根据椭圆方程的特点，为便于编程计算，通过可,编程的零点偏置,G158,命令，将椭圆中心设为工件,坐标原点，且采用半径编程，初始化设置如下：,16,16,第三章椭圆车削参数编程,G54G90G22G71G94T1D1M03S500F50,初始化设置,(,半径编程,),G0X30Z200,R0=15,R1=40,R2=12,R3=1,R4=0.5,R5=R0-R3,G158X0Z=-R1,起刀点,毛坯半径,设置椭圆长轴,(Z,轴,),设置椭圆短轴,(X,轴,),

13、X,方向粗车背吃刀量,(,半径值,),X,方向精车背吃刀量,(,半径值,),粗车时,X,坐标数值,椭圆中心设为当前工件坐标原点,17,17,第三章椭圆车削参数编程,3,、工艺路线,待加工铝棒毛坯直径为,30mm,椭圆曲线,加工余量较大，先粗车，采用刀具走,直线的办法分段粗车，留精车余量，,然后精车椭圆曲线外形。,(1),椭圆轮廓粗车路线,采用直线插补，每次粗加工,X,向背吃刀,图,4,量为,R3,，走刀路线如图,4,所示。,?,当,X,坐标大于短轴长度时，,Z,坐标值,=,精加工余量；,?,当,X,坐标小于或等于短轴长度时可根据椭圆方程，计算出,该次粗加工时,Z,坐标值,同时考虑精加工余量,x

14、,2,z,?,40,?,1,?,2,?,精加工余量,12,利用绝对跳转与有条件跳转语句，可实现椭圆轮廓粗加工。,程序如下：,18,18,第三章椭圆车削参数编程,BB1:G0 Z=R1+1,X=R5,IF R5R2 GOTOF BB2,R6=SQRT(1-,R5*R5/(R2*R2)*R1+R4,GOTOF BB3,粗车时,Z,轴起始点坐标,粗车时,X,轴起始点坐标,当,X,轴坐标大于短轴长度时，转到,BB2,X,轴坐标小于短轴长度时,Z,轴的终点坐,标,转到,BB3,标记处,BB2:R6=R4,BB3:G1 Z=R6,G0 X=R0+1 Z=R1+1,R5=R5-R3,IF R5R3 GOTO

15、B BB1,超过短轴时，,Z,轴的终点坐标,直线插补粗车,返回粗车起始点,粗车时,X,轴起始点坐标，即每次粗加,工,X,向背吃刀量为,R3,如,X,向粗加工余量大于,R3,，返回,BB1,标,记处再粗加工,19,19,第三章椭圆车削参数编程,(2),椭圆轮廓精车路线,因为椭圆方程可变为如下参数方程,?,x,?,12,?,sin(,?,),?,?,z,?,40,?,cos(,?,),根据,角度变量，可以计算出椭圆曲线,上任何一点的两个坐标值。如果将,角度变量,从,0,度开始，每次增加,1,度，最后变为,90,度,根据椭圆参数方,程，可计算出相应坐标值，由于角,度变化很小，用直线近似拟合椭圆,曲线

16、，已能满足加工精度的要求。,因此利用,R,参数变量及有条件跳转,语句，实现椭圆轮廓精加工。程序,如下：,图,2,椭圆曲线图,20,20,第三章椭圆车削参数编程,N200 G0 Z=R1+1 X0,N210 S800F30 G64,N220 G1 Z=R1,N230 R7=1,N240 CC:G1 X=R2*SIN(R7)Z=R1*COS(R7),返回精加工起始点,连续路径加工，适于用小直线,段逼近非圆曲线,直线插补至椭圆长轴处,起始角度,直线插补拟合椭圆曲线,N250 R7=R7+1,N260 IF R7=90 GOTOB CC,角度变量每次增加,1,度,如果角度变量小于或等于,90,度，,椭

17、圆未加工完毕，返回,CC,标记处再精加工,返回起始点,椭圆精车完成,21,N270 G0X50Z200,21,第三章椭圆车削参数编程,(3),切割工件,换切刀后，又是以原工件右端面圆心为工,件坐标原点，程序如下：,G55T3D1S350,换割刀，准备切割工件,G0 X=R0+1,返回割刀起始点,Z=-,（,R1+24,）,G1X0F10,切割工件,22,22,第三章椭圆车削参数编程,?,4,、工件加工完整程序如下：,初始化设置,(,半径编程,),起刀点,毛坯半径,设置椭圆长轴,(Z,轴,),设置椭圆短轴,(X,轴,),X,方向粗车背吃刀量,(,半径值,),X,方向精车背吃刀量,(,半径值,),

18、粗车时,X,坐标数值,椭圆中心设为当前工件坐标原点,G54G90G22G71G94T1D1M03S500F50,G0X30Z200,R0=15,R1=40,R2=12,R3=1,R4=0.5,R5=R0-R3,G158X0Z=-R1,23,23,第三章椭圆车削参数编程,BB1:G0 Z=R1+1,X=R5,IF R5R2 GOTOF BB2,R6=SQRT(1-,R5*R5/(R2*R2)*R1+R4,GOTOF BB3,粗车时,Z,轴起始点坐标,粗车时,X,轴起始点坐标,当,X,轴坐标大于短轴长度时，转到,BB2,X,轴坐标小于短轴长度时,Z,轴的终点坐,标,转到,BB3,标记处,BB2:R

19、6=R4,BB3:G1 Z=R6,G0 X=R0+1 Z=R1+1,R5=R5-R3,IF R5R3 GOTOB BB1,超过短轴时，,Z,轴的终点坐标,直线插补粗车,返回粗车起始点,粗车时,X,轴起始点坐标，即每次粗加,工,X,向背吃刀量为,R3,如,X,向粗加工余量大于,R3,，返回,BB1,标,记处再粗加工,24,24,第三章椭圆车削参数编程,N200 G0 Z=R1+1 X0,N210 S800F30 G64,N220 G1 Z=R1,N230 R7=1,N240 CC:G1 X=R2*SIN(R7)Z=R1*COS(R7),N250 R7=R7+1,N260 IF R7=90 GOTOB CC,返回精加工起始点,连续路径加工，适于用小直线