论文部分内容阅读
【摘要】本文以三个不同的正椭圆类零件的数控编程加工为例，详细分析了如何在数控车削手工编程中运用宏指令和宏程序编程的技巧。正确、合理地设置好自变量，有助于正椭圆类零件进行宏程序的编写，大大提高程序编写的效率，从而提高产品的加工精度和生产效率。
【关键词】正椭圆类零件；数控车削；宏程序
随着经济的不断发展，企业对各层次数控人才的需求增大，人们对数控技术的重要性也在不断提高。在CAD/CAM软件普及的今天，生产中往往忽视了手动编程，特别是宏程序。一般的数控系统仅提供了直线插补和圆弧插补，运用宏程序可以实现公式曲线的插补功能，比如我们在工件上常看到的椭圆形状曲线。而且，它与自动编程相比，不需要通过电脑绘图，自动编程产生的程序基本由G00、G01、G02/G03等简单指令组成，数据大部分是离散的小数点数据，难以分析、判别和查找错误，程序长度要比宏程序长几十倍甚至几百倍，占用了宝贵的存储空间不说，加工时间也要长得多。那么，机床执行宏程序时比CAD/CAM软件生成的程序更快捷，反应更快，使得加工效率大大提高。因此，学好宏程序编程应用技术有着更深远的意义。
一、宏程序
宏指令编程是数控系统提供的一种程序编写形式，它类似于计算机高级语言，能够通过变量进行算术运算（ 、-、*、/）、逻辑运算（AND、OR、NOT）和函数（SIN、COS 和ABS 等）的混合运算，它还提供循环语句、判断语句、分支语句和子程序调用语句。
编制宏指令程序时，一般是由分析图形特征、建立数学模型、定义变量和程序出口、编写宏程序四个步骤组成。其中，分析图形特征是关键，只有先抓住图形的变化规律才可以进行下面三个步骤。建立数学模型，就是用数学的方法表达图形特征，一般可以采用直角坐标、极坐标及参数方程等形式，在建立数学模型时要尽量使模型有利于程序编制。确定自变量和刀具的出入口，找出数学模型中的自变量和条件跳跃中的逻辑表达式。编写程序，用宏指令和数控语句来描述图形的数学模型。
二、椭圆方程
在数控车床坐标系（XOZ坐标平面）中，设 为椭圆在Z轴上的截距（椭圆的长半轴长度），为 椭圆在X轴上的截距（短半轴长度），椭圆轨迹上的点p坐标为（x，z），则椭圆方程、图形与椭圆中心坐标关系如下：
1.椭圆的标准方程： 或椭圆的参数方程：
2.椭圆图形如图1。
三、椭圆的编程方法
椭圆的数控车削加工编程方法可以根据方程类型分为两种：按标准方程和参数方程编程。采用标准方程编程时，如图2（a）、（b）所示，可分别以Z或X为自变量计算出 、 、 各点的坐标值，然后逐点插补完成椭圆曲线的加工。采用参数方程编程时，如图2（c）所示，以t为自变量分别计算 、 、 各点坐标值，然后逐点插补完成椭圆曲线的加工。
四、椭圆实例编程车削加工
实例1：数控车削加工如图3所示含椭圆曲线的零件，试编制它的粗、精加工该零件椭圆曲线部分的宏程序。（注：毛坯料∮50X105）
编程步骤：第一步：由图3分析可得该椭圆曲线长半轴 =50mm，短半轴 =24mm，设工件坐标原点在工件的右端面中心位置。第二步：由图形的尺寸标注分析，我们可以知道椭圆的标准方程为 ，我们采用标准方程编程。第三步：从图3可得椭圆曲线Z坐标移动长度，选择Z坐标为自变量，用宏变量#1表示，则其定义域为[50，10]；X坐标为因变量，用宏变量#2来表示，由橢圆标准方程函数变换后得到 。第四步：编写加工宏程序。
实例2：数控车削加工如图4所示含椭圆曲线零件，试编制出它的粗、精加工程序。（注：毛坯料∮50X90）
编程步骤：第一步：由图4分析可得该椭圆曲线长半轴 =44mm，短半轴 =20mm，设工件坐标原点在工件的右端面旋转中心。第二步：由图形的尺寸标注分析，我们可以知道椭圆的参数方程为 ，采用参数方程编程方法。第三步：从图4可得圆心角 的起始值为20。，终止值为90。，设置离心角t为自变量。由椭圆参数方程函数变换后得到t=arctan（tan ）。第四步：编写加工程序如下。
总之，椭圆编程加工的方法包括标准方程编程法和参数方程法。标准方程法，又分为X轴方向编程法和Z轴方向编程法。它们各有特点，也有一个非常重要的共同点，即设置好谁为自变量是编程的关键。我们遵守的方法原则就是知道谁的取值范围，就可以设置谁为自变量。通过宏程序编制椭圆等非圆曲线的加工程序十分简洁，容易理解和方便，解决了数控系统没有椭圆、抛物线等非圆曲线编程指令手工编程加工的一大难题，增强了数控车床切削加工的功能，降低了企业生产的成本，提高了生产加工的效率。
参考文献：
[1]陈爱华.数控车床华中系统编程与操作实训[M].中国劳动社会保障出版社，2009.
[2]韩鸿鸾.数控机床加工程序的编制[M].机械工业出版社，2004.
【关键词】正椭圆类零件；数控车削；宏程序
随着经济的不断发展，企业对各层次数控人才的需求增大，人们对数控技术的重要性也在不断提高。在CAD/CAM软件普及的今天，生产中往往忽视了手动编程，特别是宏程序。一般的数控系统仅提供了直线插补和圆弧插补，运用宏程序可以实现公式曲线的插补功能，比如我们在工件上常看到的椭圆形状曲线。而且，它与自动编程相比，不需要通过电脑绘图，自动编程产生的程序基本由G00、G01、G02/G03等简单指令组成，数据大部分是离散的小数点数据，难以分析、判别和查找错误，程序长度要比宏程序长几十倍甚至几百倍，占用了宝贵的存储空间不说，加工时间也要长得多。那么，机床执行宏程序时比CAD/CAM软件生成的程序更快捷，反应更快，使得加工效率大大提高。因此，学好宏程序编程应用技术有着更深远的意义。
一、宏程序
宏指令编程是数控系统提供的一种程序编写形式，它类似于计算机高级语言，能够通过变量进行算术运算（ 、-、*、/）、逻辑运算（AND、OR、NOT）和函数（SIN、COS 和ABS 等）的混合运算，它还提供循环语句、判断语句、分支语句和子程序调用语句。
编制宏指令程序时，一般是由分析图形特征、建立数学模型、定义变量和程序出口、编写宏程序四个步骤组成。其中，分析图形特征是关键，只有先抓住图形的变化规律才可以进行下面三个步骤。建立数学模型，就是用数学的方法表达图形特征，一般可以采用直角坐标、极坐标及参数方程等形式，在建立数学模型时要尽量使模型有利于程序编制。确定自变量和刀具的出入口，找出数学模型中的自变量和条件跳跃中的逻辑表达式。编写程序，用宏指令和数控语句来描述图形的数学模型。
二、椭圆方程
在数控车床坐标系（XOZ坐标平面）中，设 为椭圆在Z轴上的截距（椭圆的长半轴长度），为 椭圆在X轴上的截距（短半轴长度），椭圆轨迹上的点p坐标为（x，z），则椭圆方程、图形与椭圆中心坐标关系如下：
1.椭圆的标准方程： 或椭圆的参数方程：
2.椭圆图形如图1。
三、椭圆的编程方法
椭圆的数控车削加工编程方法可以根据方程类型分为两种：按标准方程和参数方程编程。采用标准方程编程时，如图2（a）、（b）所示，可分别以Z或X为自变量计算出 、 、 各点的坐标值，然后逐点插补完成椭圆曲线的加工。采用参数方程编程时，如图2（c）所示，以t为自变量分别计算 、 、 各点坐标值，然后逐点插补完成椭圆曲线的加工。
四、椭圆实例编程车削加工
实例1：数控车削加工如图3所示含椭圆曲线的零件，试编制它的粗、精加工该零件椭圆曲线部分的宏程序。（注：毛坯料∮50X105）
编程步骤：第一步：由图3分析可得该椭圆曲线长半轴 =50mm，短半轴 =24mm，设工件坐标原点在工件的右端面中心位置。第二步：由图形的尺寸标注分析，我们可以知道椭圆的标准方程为 ，我们采用标准方程编程。第三步：从图3可得椭圆曲线Z坐标移动长度，选择Z坐标为自变量，用宏变量#1表示，则其定义域为[50，10]；X坐标为因变量，用宏变量#2来表示，由橢圆标准方程函数变换后得到 。第四步：编写加工宏程序。
实例2：数控车削加工如图4所示含椭圆曲线零件，试编制出它的粗、精加工程序。（注：毛坯料∮50X90）
编程步骤：第一步：由图4分析可得该椭圆曲线长半轴 =44mm，短半轴 =20mm，设工件坐标原点在工件的右端面旋转中心。第二步：由图形的尺寸标注分析，我们可以知道椭圆的参数方程为 ，采用参数方程编程方法。第三步：从图4可得圆心角 的起始值为20。，终止值为90。，设置离心角t为自变量。由椭圆参数方程函数变换后得到t=arctan（tan ）。第四步：编写加工程序如下。
总之，椭圆编程加工的方法包括标准方程编程法和参数方程法。标准方程法，又分为X轴方向编程法和Z轴方向编程法。它们各有特点，也有一个非常重要的共同点，即设置好谁为自变量是编程的关键。我们遵守的方法原则就是知道谁的取值范围，就可以设置谁为自变量。通过宏程序编制椭圆等非圆曲线的加工程序十分简洁，容易理解和方便，解决了数控系统没有椭圆、抛物线等非圆曲线编程指令手工编程加工的一大难题，增强了数控车床切削加工的功能，降低了企业生产的成本，提高了生产加工的效率。
参考文献：
[1]陈爱华.数控车床华中系统编程与操作实训[M].中国劳动社会保障出版社，2009.
[2]韩鸿鸾.数控机床加工程序的编制[M].机械工业出版社，2004.