曲线加工的数控编程

时间：2022-10-26 08:01:46 数控毕业论文我要投稿

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曲线加工的数控编程

　　曲线加工的数控编程论文范文，欢迎阅读借鉴。

　　曲线加工的数控编程【1】

　　【摘要】在无人机生产过程中部分零件涉及较复杂的曲线的加工，一般的G代码编程无法描述曲线，本文以无人机两种零件为例，结合我所的数控加工设备和配置软件，阐述了复杂曲线的加工方法，对后续生产的零件加工有一定的借鉴意义。

　　【关键词】宏程序;G代码;曲线加工;刀具参数

　　在数控加工中一般使用G代码命令来编程。

　　G代码提供了G2、C3、I、J、K、R指令，很容易编制比较简单的曲线(圆弧、半圆)数控的加工程序，但对于一些复杂、不规则的曲线，常规的G代码很难描述清楚。

　　根据生产过程中的实践经验，通过借助一些工具软件，经过特殊处理，编写G代码来解决此类问题。

　　常用的方法有两种：(1)将曲线导入Mastercam软件，设置一定的参数，自动生成数控加工程序。

　　(2)用G代码宏程序产生程序的主程序文件，然后手动在程序设置刀具参数，成为可加工的程序。

　　1.利用Mastercam软件

　　Mastercam软件，其广泛应用于数控加工，界面亲和，易学易用。

　　如何将AutoCAD文件导入Mastercam，自动生成加工程序，以解决G代码不能解决的复杂曲线问题。

　　以垂尾卡板XX-XX(见图1)为例简单介绍一下。

　　操作流程如下：①新建一个Au-

　　toCAD文档，将曲线单独拷出，另存格式*.dxf文件。

　　②打开Mastercam软件，打开*.dxf文件，删去其他不需要加工的轮廓线，只留样条曲线。

　　③选择加工方式。

　　④生成加工程序。

　　具体步骤如下：

　　第一步，将*.dxf文件读入Mas-

　　tercam软件：档案→档案转换，选择Autodesk→R读取→适度化，选择所有编程的曲线。

　　见图2。

　　第二步，导入Mastercam后，将曲线平移原点：转换→平移→所有的→图素→执行→两点间，选择曲线起点。

　　见图3。

　　第三步，设置刀具参数：选择刀具路径→外形铣削→串联→执行，会弹出刀具参数对话框，根据需要选择合适的刀具，选择合适的切削参数。

　　该过程中要需要几个重要的参数的确定。

　　见图4。

　　①曲线打断成线段的误差值：误差值大小决定加工精度，其值越小精度越高，则程序也越长，一般取值0.01。

　　②刀补类型：常用的是自动补给与手动补给两种。

　　自动补给是根据刀具实际情况计算出刀具轨迹，生成程序，不用刀补;手动补给则不需要考虑刀具的规格，生成刀补的程序。

　　③刀补方向：一般根据其加工方式和操作方式而定。

　　第四步，生成加工程序：回主功能菜单→刀具路径→操作管理→执行后处理，点击确定，生成程序*.NC。

　　见图5。

　　第五步，将所生成的程序*.NC存储到数控加工设备，运行程序。

　　加工后发现加工出来的圆弧并不光滑存在拐点，经过分析：曲线是由许多点按次序连成多线段，由于显示栅格问题，在图纸中显示是曲线，但实际上是多线段，为了使加工曲线光滑，需要把多线段变为样条曲线。

　　经过多次实践，在Auto-

　　CAD用PEDIT拟合(F)命令，将多线段转化为样条曲线，经加工试验后，很好的解决了拐点问题。

　　2.用G宏程序生成程序

　　以Z80无人机机头卡板XX—XX为例，其外形是个抛物线，用G指令也很难将它写出来，Mastercam中也无法描述曲线。

　　借用G宏程序来生成程序主体。

　　例：机头外形曲线方程式如下：

　　0≤X≤300

　　在Mastercam无法绘制，用宏程序来计算离散点，过程如下：

　　主程序：

　　T1M06

　　G90 G00 G54 S3000 M03

　　G43 H01 Z100 M08 D01

　　G00 X300 Y67 Z2

　　G01 Z-2 F300

　　………

　　G00 Z100 M09

　　G28 Y0

　　M30

　　G代码宏程序：

　　#1=300

　　N10

　　#2=SQRT[#1*15]

　　G01 X#1 Y#2

　　#1=#1-0.5

　　IF[#1GE0]GOT010

　　#1=0

　　N20

　　#2=SQRT[#1*15]

　　G01 X#1 Y-#2

　　#1=#1+0.5

　　IF[#1LE300]GOTO20

　　宏程序短小精炼，具有很强的适用性，对于一些复杂的方程曲线，可以用C语言(或其他语言)来描述，其原理和宏程序一样。

　　它的原理是：任何曲线都可以分成无数很短的曲线，每个很短的曲线都可以近似的认为是一段直线。

　　当每段曲线的长度趋于零时，与直线的误差也趋于零。

　　足够多的直线连起来可以替代一段曲线，这样就把曲线转化成有线段的直线。

　　直线的程序很容易实现，所以问题就得到了简化。

　　为了尽可能的减小曲线的误差，每段曲线长度尽可能的短，由于步长固定，曲率小的地方误差小，曲率大的地方误差大。

　　3.总结

　　本文介绍的两种曲线编程的方法各有的优、缺点，可以根据实际需要，灵活应用，选择适用的方法。

　　参考文献

　　[1]谢利昌,畅云峰.数控加工的子程序编程技巧[J].制造技术与机床,1994(11).

　　数控车加工非圆曲线编程【2】

　　摘要：随着科学技术的进步，现代化制造业较之传统制造业取得了相当大的进步，数控技术和数控设备是现代化制造业的基础，它们的发展水平关系到国家的经济发展、综合国力和战略地位，因此，我国在数控技术及产业发展方面采取了重大措施，使我国数控领域得到可持续发展。

　　本文简要介绍了数控机床的概念，详细论述了数控加工和数控加工的编程方法，并且重点研究了非圆曲线的编程方法。

　　关键词：数控机床;数控加工;非圆曲线加工;编程方法

　　前言：数控技术也叫做数字化控制技术，是一种按照控制程序，控制程序是工作人员用计算机事先编好的，来执行对机械设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能，进行机械零件加工的技术，计算机软件的应用代替了原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，实现了存储数据、处理数据、运算数据、逻辑判断等各种控制机能，是制造业信息化的重要组成部分。

　　随着智能化、网络化技术的发展，数控技术向着高效率、高质量、高精度的方向发展。

　　数控技术在信息产业、生物产业、航空航天国防工业等各领域得到广泛应用，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应力和竞争力，数控技术的应用是制造业成为信息化的象征，对我国社会经济的发展起着越来越重要的作用，因此，为实现经济迅速发展、提高综合国力和国家地位，必须大力发展以数控技术为核心的现代化制造技术及其产业。

　　1.数控机床

　　数控机床也叫做数字控制机床，是一种装有能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序控制系统，并通过译码，用代码化的数字表示出来，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出的各种控制指令，来控制机床的动作，按照图纸要求的尺寸和形状，自动的将零件加工出来的自动化机床，具有高度柔性、高精度、加工质量稳定可靠、加工效率高、自动化程度高等优点，数控机床能够很好地解决复杂、精密、小批量、多品种零件的加工。

　　数控机床的基本组成包括加工程序载体(主机)、伺服与测量反馈系统、数控装置、数控机床辅助装置、机床主体。

　　数控机床在制造业，尤其是汽车、航空航天和军事工业得到广泛应用。

　　目前，数控机床的发展日新月异，智能化、网络化、开放化、并联驱动化、高效率、高精度、绿色化等成为数控机床的发展趋势和研究方向。

　　数控车床是集机械、电气、液压等多技术为一体的机电一体化产品，是目前国内使用量最大、覆盖面最广的一种自动化数控机床，配备了我们必须使用工位刀塔和动力刀塔，其工艺性能具有广泛性，可以加工成各种复杂的形状，减小了工作的繁杂程度，同时还具有各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。

　　2.数控加工和数控编程

　　数控加工工艺的主要内容为：确定工序内容;确定加工方案;制定工艺路线;设计加工工艺。

　　加工路线的确定在加工过程中具有重要的地位，因为每道工序加工路线的确定都非常重要，它与零件的加工精度和粗糙度直接相关。

　　数控机床编程准备的工艺事项，数控机床是一种高效率的设备，若要充分发挥它的高效率，我们必须掌握数控机床的性能、特点、操作方法等，同时还要确定加工方案，对于加工方案，我们应根据零件的具体条件，选择经济合理的工艺方案。

　　工艺事项包括：工艺划分、零件装夹方法、零件的工艺编制。

　　工序划分又有按所用刀具划分工序、按粗细加工划分工序、按先面后孔的原则划分工序。

　　我们要遵守保证精度，提高生产效率的加工工序划分原则。

　　3.非圆曲线的编程

　　随着数控机床的不断普及，机械加工中常应用到非圆曲线(比如椭圆、双曲线、抛物线等)零件的，规则曲线的编程方法已经无法满足人们对于非圆形曲线编程的需求，非圆形曲线零件具有复杂性、尺寸不一、要求精确度高、品种繁多且批量少等特点，这就迫切需要对非圆形曲线零件的加工编程方法进行研究。

　　非圆弧曲线是作为直线、圆弧插补的一个补充，其编程方法主要通过采用数控自动编程软件或者宏程序编程实现。

　　3.1.宏程序编程

　　宏程序加工，是用公式进行零件加工的方法。

　　我们要了解宏程序中的变量、变量间运算指令、控制语句的内容，我们可以使用变量进行数学运算、逻辑运算和函数的混合运算，另外还可以通过循环语句、子程序、分支语句等进行各种复杂的零件的加工，宏程序编程适用于抛物线、椭圆、双曲线等没有插补指令的非圆曲线的编程，只是尺寸不同、位置参数不同的系列零件的编程。

　　当零件的形状没有改变但是尺寸发生改变时，只能重新进行编程，缺乏灵活性和适用性，通过宏程序编程，我们只需要在宏程序编程中给要发生变化的尺寸加上几个变量再加上必要的公式就可以了，当尺寸发生变化时只需要改变这几个变量的赋值参数。

　　宏程序编程可以用函数公式来描述零件的轮廓或者曲面，在数控编程中，宏程序不仅可以实现像子程序那样，对编制形同加工操作的程序非常有用，还可以完成子程序无法实现的特殊功能，减少手工编程中繁琐的数值计算，以及简化程序量，提高加工效率。

　　宏程序结构流程为：开始;给常量赋值;给变量赋值;计算坐标值;指令机床沿着曲线移动X、Z坐标;变量递增或者递减;判断是否到达终点，如果未到终点，执行计算坐标值命令;如果达到终点，则结束。

　　在数控编程中，宏程序编程灵活、高效、快捷，是加工编程的重要补充。

　　例如我们生活中经常用到的FANUC数控系统用户宏程序，它是由包含变量、包含算数或逻辑运算的程序段、包含控制语句、包含宏程序调用指令的程序段构成。

　　其变量种类有四类：空变量该变量总是空，局部变量，公共变量，系统变量。

　　这四种变量各自有各自的功能在数控编程中具有重要的作用。

　　FANUC宏程序的转移和循环，其中包含无条件转移和条件转移，其中后者也就是我们经常说的IF语句。

　　宏程序的运算符包括EQ、NE、GT、GE、LT等。

　　FANUC数控车削宏程序有宏程序和程序中调用宏程序的指令，其中用户宏程序有两个要点：在宏程序中存在变量和宏程序能依据变量完成某个具体操作。

　　其特点是：1.可以进行变量的运算，还可以使用各种语句。

　　2.依据变量，得到计算好的变量值，3.通用性强，曲线的各种参数可用变量表示。

　　宏程序编程的基本原理是用户用数量作为数据进行编程，变量在编程中充当媒介作用，以后也可以在程序中重新再赋值，原来内容被赋值所代替，最终可以用简单的直线或者圆弧线呈现出和理想轮廓曲线相近的曲线。

　　宏变量可以进行循环嵌套和局部变量。

　　宏程序零件编制实例，例如我们经常用到的抛物线宏程序的应用，如图所示，已知前端椭圆的方程为抛物线，Z=-X2/24.2。

　　设X轴布局为0.06，原始毛坯为φ30×70，T01为粗车刀，T02为精车刀，尺寸如图所示，编写加工程序。

　　计算抛物线线低的直径：将Z=20带入，直径为φ22mm。

　　运用调用子程序或符合循环法进行计算。

　　3.2.自动编程

　　自动编程是使用CAD软件制作零件或产品模型，再利用软件的CAM功能生成数控加工程序。

　　自动编程需要借助专门的数控编程软件来实现，自动编程的数学处理能力强、后置处理程序灵活，程序自检、纠错能力强、便于实现与数控系统的通讯、生成迅速、质量高、错误率小等优点。

　　自动编程可以分为语言数控自动编程、图形交互自动编程、语音提示自动编程、数字化仪自动编程。

　　自动编程适用于中等复杂程度、计算量不大、人工难以完成的零件加工的编程，掌握并充分利用CAD/CAM软件进行非圆曲线数控加工，可以大大提高设计效率和质量，减少编程时间，充分发挥数控机床的优越性，提高整体生产制造水平。

　　自动编程采用图形交互式自动编程，即计算机辅助编程，也称为CAD/CAM系统，是将CAD(计算机辅助设计)与CAM(计算机辅助制造)高度结合的自动编程系统。

　　数控机床自动编程指的是用计算机代替手工进行编程，用计算机自动计算数值，编写零件的规格型号，自动打印加工程序单，并将其记录在数控介质上，数控加工中，加工程序编制的工作量大，手工编程只能适应简单的数控加工，因此数控机床发展的同时，人们已经开展了自动编程技术的研究。

　　数控机床的自动编程主要有语言自动编程和图文交互式自动编程两类，未来的发展将会更多地被应用。

　　4.结束语

　　数控车加工中对非圆曲线编程时，运用宏程序编程方法，具有程序结构简单，使用方法灵活的优点;采用数控自动编程软件进行编程，大大减少了复杂的数学运算，降低了误差，简化了程序，方便快捷。

　　在非圆曲线零件加工中选择合适的数控加工方法，在现代化的信息时代，可以大幅度提高非圆曲线零件的加工效率和加工质量，可以满足现代化制造也对于高精度非圆曲线零件的加工需求，实现经济效益，对数控技术及行业的发展起重要促进作用，提高现代化制造技术及其产业的市场竞争力和适应力。

　　参考文献：

　　[1]张超英，罗科学.数控机床加工工艺编程及操作实训[M].北京：高等教育出版社.2003.

　　[2]王爱玲，等.现代数控编程技术及应用[M].北京：国防工业出版社.2002.

　　[3]杨长祺，等.自由曲面多轴加工中误差模型及其测量和补偿方法研究[J].长沙理工大学学报.2004，1(3/4)

　　椭圆形螺纹的数控编程与加工【3】

　　【摘要】本文主要围绕椭圆形螺纹在数控车床上的加工，从图形分析、编程思路、刀具选择、程序编制、精度控制等方面进行论述。

　　采用宏程序编程能较好地解决椭圆形螺纹在数控大赛的加工难题。

　　【关键词】椭圆异形螺纹宏程序编程

　　随着数控技能大赛的推广与发展，比赛工件的难度逐渐提高，而螺纹的变化是其中之一。

　　由原来的车削三角形螺纹，转变为车削梯形螺纹、车削圆弧形螺纹、车削椭圆形螺纹等各类异形螺纹。

　　而椭圆形螺纹的编程较为复杂，本人结合多年带学生参加数控比赛的经验，总结出椭圆形螺纹的编程与加工方法，又快又好地解决了椭圆形螺纹的加工问题。

　　一零件图形分析

　　图1所示，椭圆形螺纹椭圆长半轴为4.5mm，短半轴为3.5mm，方程式为z2/4.52+x2/3.52=1。

　　椭圆圆心位于φ64mm的外圆上，螺距为10mm，螺纹切削深度1.5mm。

　　二加工刀具选择

　　由图1可知，可以选择椭圆弧形成形刀具加工，但圆弧必须与椭圆相吻合，制造较为困难，不建议使用。

　　经多次试验一般选择主偏角为72.5°，刀尖角为35°，主后角为6°～8°，刀尖圆弧半径0.2mm的尖刀进行加工(见图2)。

　　三编程思路

　　椭圆形螺纹就是螺纹形状是椭圆形的，采用刀尖角35°的尖刀加工时，尖刀既要按照椭圆形状运动，又要按照螺纹的规律车螺纹。

　　编程时主要解决椭圆形状的变化关系，列出逻辑关系式，最后采用宏程序编程。

　　此题的变量应以椭圆长轴为变量#3，然后根据椭圆方程式求出X坐标值。

　　单个椭圆形螺纹形状从1点变化至2点(见图3)。

　　1点至椭圆中心的长度要根据图中给定的数值代入椭圆方程式求出，为3.69。

　　即#3的变化从3.69变至-3.69。

　　四椭圆形螺纹参考程序(以FANUC系统为例)

　　O0001;(椭圆形螺纹加工)

　　T0101;(刀尖角35°刀)

　　M3 S300;

　　G0 X62 Z10;

　　#1=4.5;( 椭圆长半轴)s

　　#2=3.5;( 椭圆短半轴)

　　#3=3.69;( 椭圆形螺纹起点长度)

　　N10 #4=SQRT[#2*#2-#3*#3];

　　#5=#2/#1*#4;

　　#6=2*[32-#5];(编程坐标系中椭圆中心X值)

　　G0 Z[#3+10];(螺纹Z轴起刀点)

　　X[#6];(螺纹X轴起刀点)

　　G33 Z-45 F10;(车螺纹)

　　G0 X62;(X向退刀)

　　Z10;(Z向退刀)

　　#3=#3-0.2;(Z向逐渐变化0.2)

　　IF[#3GE-3.69] GOTO10;(判断是否结束)

　　G0 X62;

　　Z10;

　　G0 X100Z100;

　　M30;

　　五精度控制

　　为了保证零件加工精度，对刀时X向留0.3mm左右的余量，螺纹车完后测量。

　　通过修改磨耗来修调尺寸，最终达到精度要求。

　　六结束语

　　以上详细分析了椭圆形螺纹的编程、加工及精度控制。

　　这种编程思路可以延伸出其他类型异形螺纹的编程，如正弦线螺纹等三角函数异形螺纹，圆弧螺纹、抛物线螺纹等二次函数曲线螺纹。

　　编程时，将上述椭圆函数表达式变换为图纸相应的函数表达式，给出变量的起点终点坐标值，就可以完成相应程序的编制。

　　同样为防止加工过程中刀具与工件产生干涉，要利用尖形车刀完成加工。

　　此类异形螺纹编程主要采用宏程序思路通过变量设置，大大简化了复杂形状零件的数控编程计算，减少刀具投入且通用性强。

　　在实际加工中具有实用意义。

　　参考文献

　　[1]顾雪艳.数控加工编程操作技巧与禁忌[M].北京：机械工业出版社，2007

　　[2]张丽华、马立克.数控编程与加工技术 [M].大连：大连理工大学出版社，2006

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