利用CNC加工中心加工任意椭圆曲线方法的研究


伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言:

 

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0引言

在CNC加工中心上加工椭圆曲线通常采用宏程序,用户可以使用变置进行算术运算、逻辑运算和函数混合运算,通过它所提供的循环语句、分支语句和子程序调用语句大大减少乃至免除手工编程繁琐的数值计算,是提高加工中心性能的一种特殊功能[1],本文椭圆曲线为例,针对FANUC 0i系统,利用XK160CNC加工中心对任意椭圆曲线铣削加工方法进行了实验研究。

1 一般椭圆曲线宏程序编程

—般椭圆曲线如图1所示,椭圆的参数方程为:f X=axcosa  (1)

1ybxsina                                 (2)

利用椭圆参数方程求出椭圆上各点坐标,并把各点用直线插补方法连在一起,这样从根本上极大地保证了椭圆的加工精度利用宏程序编制该椭圆的精加工程序如下:

00001;

#100=20;椭圆长半轴修稿日期:2016-07-23

作者简介:高文英(1985-),男,辽宁锦州人,硕士,工程师,机械教研室主任。研究方向:机械结构设计及现代化制造方法研究。:已发表论文两篇;葛晓阳(1971-),男,辽宁辽阳人,硕士,高级工程师。研究方向:CNC加工中心教学与科研工作,已发表论文六篇。


#101=12;椭圆短半轴#102=0;椭圆切削角度起点#103=360;椭圆切削角度终点#104=0.5;角度增量WHILE[#102 LE #103] D01

判断角度值是否达到终点,当条件不满足时,退出循环体         一般椭圆曲线

#105=#100*COS [#12]; Fig.l            General elliptic

算椭圆圆周上的点的X坐标                 

#106=#101*SIN[#102];计算椭圆圆周上的点的Y坐标G01 X[#105] Y[#106] F0.1;直线插补至轮廊点位置#102=#102+#104      角度值递增

END1                         循环体结束

M30

这种精加工方法的椭圆轮廓精度取决于角度增量,角度增量越小,曲线轮廓的拟合精度越高气

2任意方位椭圆曲线宏程序编程2.1任意方位椭圆曲线参数方程的推导

任意方位椭圆曲线是指经过旋转和平移的椭圆曲线,首先考虑经过旋转的椭圆曲线的参数方程,如图2所示,椭圆由虚线位置旋转至实线位置,旋转角度为e,椭圆上任一点A旋转至A:点。

OA,=OA=VXa2+Ya2_=V (acosa)2+(bsina)2

文本框:  
图2任意角度的椭圆曲线Fig.2 Elliptic curve onarbitrary location#104=0.5;角度增量
A1点在工件坐标系XOY中的坐标为:

X=0AiXcos(0 +a) = V(aeosa)2+ (bsina)2 xcos(0+a) (3)Y=0AiXsin(0+a)=\/(aeosa)2+ (bsina)2 xsin(0+a) (4)其次考虑即旋转又平移的椭圆曲线参数方程,设平移后的椭圆中心点在工件坐标系XOY中的坐标为XjYi,则其参数方程为:

|X=Xi+"\/(aeosa)2+(bsina)2 xeos(0+a)             (5)

^Y=Yi+"\/(aeosa)2+(bsina)2 xsin(0+a)             (6)

2.2任意方位椭圆曲线宏程序编程

根据经过旋转、平移的椭圆参数方程式(3),参照一般椭圆曲线宏程序编程方法,编制宏程序如下:

00002;

#100=20;椭圆长半轴#101=12;椭圆短半轴#102=0;椭圆切削角度

起点

#103=360;椭圆切削角度终点

#105=30;椭圆在工件坐标系内旋转的角度#106=20;椭圆中心在工件坐标系中的X坐标值即XI值#107=30;椭圆中心在工件坐标系中的Y坐标值即Y1值WHILE[#102 LE #103] D01;判断角度值是否达到终


点,当条件不满足时,退出循环体

#108=#106+SQRT[#100*#100*COS[#102]* COS[#102]+ #101*#101*SIN[#102]* SIN[#102]]*COS[#105+#102];

计算椭圆圆周上的点的X坐标#109=#107+SQRT[#100*#100*COS[#102]* COS[#102]+ #101*#101*SIN[#102]* SIN[#102]]*SIN[#105+#102];

计算椭圆圆周上的点的Y坐标

G01 X[#108] Y[#109] F0.1;直线插补至轮廊点位置

#102=#102+#104;           角度值递増

END1;                循环体结束

M30;

把该程序程序输入FANUC 0i系统、XK160CNC加工中心中,运行结果正确。改变旋转角度、椭圆中心点坐标等变量,可以铣削加工不同方位的椭圆曲线,运行结果均正确。

3结束语

利用宏程序编程,能有效提高编程效率,有利于CNC加工程序的标准化、模块化和柔性化,任意方位椭圆曲线宏程序编程实验研究的成功对于扩展系统功能、CNC机床编程系统的二次开发具有参考价值。

 

 

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