在铣床上如何用宏指令进行渐开线加工

州亍『冕芗　２０１０年ｌ２月第２４卷第６期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｚｈｏｕ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｄｅｃ．２０１０　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．６　在铣床上如何用宏指令进行渐开线加工　苏兆兴　（淮北职业技术学院机电工程系，安徽淮北２３５０００）　［摘要】一些的非圆弧曲线，如椭圆、渐开线及阿基米德螺旋线，在日常加工过程中经常遇到，本文基于ＦＡＮＵＣ系统以加工渐开线为例　探讨了非圆曲线的加工方法，叙述了在使用宏指令加工过程中坐标值的数据转换及程序编制问题。　［关键词】宏指令；渐开线；ＦＡＮＵＣ系统；加工　［中图分类￣－］ＴＰ２７４　［文章标识码】Ａ　［文章编号】ｌ６７４～ｌｌ　０２（２０ｉ　０）０６－００３８—０２　在数控铣床上要加工椭圆、渐开线以及螺旋线　２Ｒ＊＇ｒｒ／３６０＊Ｏ，因为ＢＣ平行于ＯＹ所以／ＹＯＢ＝　等一些外形不规则的零件时，仅靠数控系统的直线　ＯＢＣ，ＤＭ＝ＣＥ，又因为ＭＢ上ＯＢ（渐开线的定义）所　插补及圆弧插补功能已远远不能满足加工要求，此　以　ＭＢＯ一　ＯＢＣ＝／ＹＯＸ一／ＹＯＢ，所以　ＭＢＣ＝　时必须通过利用一些ＣＡＤ／ＣＡＭ软件来完成加工要　Ｘ０Ｂ＝０．ＯＥ＝ＯＣ＋ＣＥ＝ＯＣ＋ＤＭ＝ＯＢ＇ｃｏｓ０＋　求，但是利用此类软件来实现以上的加工要求时．必　ＢＭ　ｓｉｎ０＝Ｒ　ｃｏｓＯ＋Ｓ＇ｓｉｎ０．ＥＭ＝ＣＤ＝ＣＢ—ＢＤ＝　须要求数控系统具备自动编程功能。对自动编程的　ＯＢ＇ｓｉｎ０一ＢＭ＊ＣＯＳ０￣Ｒ＊ｓｉｎ０一Ｓ＊ｃｏｓＯ，　大量研究发现．软件进行自动编程时．往往将不规则　方程式为　的曲线分割成很小的线段，利用这些小线段来拟合　ｘ＝Ｒ　ｃｏｓ０＋Ｓ　ｓｉｎ０　原始曲线，以达到所要求的加工精度，小线段分得越　Ｊ【　ｖ：Ｒ　ｓｉｎ０一ｓ：｝：ｃｏｓ０　短，拟合精度会越高。在实际加工时，沿着这些分成　的直线段移动，所走的实际轨迹线是近似的．这在　２　渐开线加工实例　实际加工中是靠数控系统的直线和圆弧插补来实现　例如：一个半径为５０ｒａｍ的圆，０。≤０≤１８０。所　的。针对那些由于在编制过程中只能用常量，所以只　对应渐开线的加工。　能描述一个几何形状的程序，其主要的缺点是缺乏　其表达式为　灵活性和适用性。因此，在这种情况下，有一种特别　ｘ＝５０　ｃｏｓ０＋１００＂ｒｒ　０　ｓｉｎＯ／３６０　的编程方式可供选择，在这种程序中一般使用变量，　｛０∈［０。，１８０。］　通过对变量的赋值来实现程序的预期功能　ｙ＝５０＊ｓｉｎＯ＋ｌＯＯＴｒ　０　ｃｏｓ０／３６０　这里通过对圆心角赋予一定的值，进而利用上　１　渐开线方程的推导及变形　面的公式将渐开线分成多个小的直线段。加工时，　、　将圆心角等分，再将日　＝　。＋△臼代入上面的公式便　可得到每段直线段的坐标．刀具只要沿着设计的各　｜Ｉ　§口　节点间（ＸｉＹ　）直线段轨迹运动就可以加工出近似的　、　０：｜　，　一　一　渐开线，步距（△０）越小，加工曲线的近似程度越　、　０　Ｘ　高。以下给出ＦＡＮＵＣ系统下的宏指令程序，该程　序中以１。作为步距（０ｏ＝０，Ａ０＝１。）列出ＦＡＮＵＣ系统　图１圆的渐开线图　下使用宏指令程序单：　如图所示：设／ＸＯＢ＝０，ＯＢ＝Ｒ，弧ＡＢ＝Ｓ，分　％　别过Ｂ，Ｍ点作ＯＸ的垂线ＢＣ，ＭＥ．分别交于Ｃ，Ｅ　Ｎ００１０００００１：　点：过Ｍ点作ＢＣ的垂线，交ＢＣ于Ｄ点．由渐开线　Ｎ００２０Ｔ１Ｍ６；　之定义可得以下等式：弧ＡＢ＝ＢＭ＝渐开线ＡＭ＝Ｓ＝　Ｎ００３０Ｓ　１　０００Ｍ３：　收稿日期：２０１０—０９—１７　作者简介：苏兆兴（１９７７一），男，安徽濉溪人，淮北职业技术学院机电Ｔ程系讲师，硕士，研究方向为机械制造及自动化。　第６期　苏兆兴：在铣床上如何用宏指令进行渐开线加工　３９　ＮＯ０４０Ｇ５４ＧＯＧ４２Ｇ９０Ｘ５０．０Ｙ一１　０．０Ｄ　ｌ：　有些曲线直接以角度做驱动的加工起来相当不便，　Ｎ００５０Ｇ４３Ｚ１０．０Ｈ２：　所以此时要适当做一些变通进行加工，例如对原方　Ｎ００６０Ｇ１Ｚ一５．０Ｆ１００；　程进行转换，最终建立起以角度表达的关系式，然　Ｎ００７０Ｙ０：　后采用以上的方法完成加工。　Ｎ００８０＃１　００＝０；　使用手＿ｒ＝编程序加工非圆曲线，如椭网曲线，　Ｎ００９０＃ｌ００＝＃１００＋ｌ：　阿基米德螺旋线等曲线，首先必须确定捕述该曲线　Ｎ０１【）（】＃１０１＝５０术Ｃ０Ｓ［＃１００］＋１００半３．１４１５术［＃１００】术ＳＩＮ　的函数关系，然后通过相应的转化建立数学模型，　【＃１００］／３６０；　再选择合理的变量作为驱动，控制加工过程中每一　ＮＯ１　１０＃１０２＝５０　ＳＩＮ［＃１（）０卜１００　３．１４１５　［＃１００］　ＣＯＳ　步节点的坐标　而数控机床提供的宏指令编程正好　ｆ＃ｌ　００］／３６０；　Ｎ０１　２０Ｃ　ｌ　Ｘ＃１０１Ｙ＃ｌ　０２Ｆ２００；　提供了使用变量编程的环境，所以只要能够正确地　Ｎ０　１　３０ＩＦ［＃１　００ＬＥ　ｌ　８０］ＧＯＴＯ９０　建立起数学模型，手工编制程序加工非圆曲线也是　Ｎ０ｌ４０ＧＯＺ１０．０：　可行的．从而使计算难度和计算量大大降低，既可　ＮＯｌ５０Ｇ４０Ｘ０Ｙ０：　节约编程时间．又可获得较小的逼近误差。另外加　Ｎ０１６０Ｇ３０Ｇ９１Ｚ０；　工非圆曲线的方法还有等步长法、曲率圆法、等误　Ｎ０１　７０Ｍ３０；　差法、三点画圆法等方法，但其中直线段逼近法是　使用以上程序段加工成的渐开线是由１８０段直　最为简单的一种，而且，以上程序已在ＦＡＮＵＣ系统　线段收尾连接而成的，每段直线段对应１。的圆心角，　的加工中心上进行加工，效果较好。　若要提高其近似程度，则只需要修改Ｎ００９０＃１００＝　＃１００＋ｌ程序段，理论上，Ａ０愈小，其加工精度愈高，　参考文献：　但由于机床精度有限，所以Ａ０以不小于机床识别精　［１］丘吕涛．现代工程数学及应用［Ｍ］．北京：巾围电力出版社，２００１．　度为宜，另外，加Ｔ精度过高会使加工效率降低。　［２］徐阳．杨兴云．空问解析几何及其应用［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨　Ｔ业大学　版社．２００６．　３结束语　【责任编辑：桂传友】　以上是由角度作为变量的曲线加工方法，但是　Ｈｏｗ　ｔｏ　Ｕｓｅ　Ｍａｃｒｏｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｉｎｖｏｌｕｔｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｉｎ　Ｍｉｌｌｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｓｕ　Ｚｈａｏｘｉｎｇ　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｉｂｅｉ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕａｉｂｅｉ，Ａｎｈｕｉ．２３５０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｄａｉｌｙ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅｓｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｎｏｎ－ｃｉｒｃｕｌａｒ　ｃｕｒｖｅｓ，ｌｉｋｅ　Ｏｖａｌ，ｉｎｖｏｌｕｔｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ　ｓｐｉｒａｌ，ａｒｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ　ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｉｎｖｏｌｕｔｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＡＮＵＣ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｎｏｎ—ｃｉｒｃｕｌａｒ　ｃｕｒｖｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｍａｃｒｏ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｍａｃｒ０ｉｎｓｔｒＬＪｃｔｉｏｎ；Ｉｎｖ０ｌｕｔｅ；ＦＡＮＵＣ　Ｓｙｓｔｅｍ；Ｐｒ０ｃｅｓｓｉｎｇ　（上接第３１页）　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｔａｔｅ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍｉｘｅｄ　Ｂｅｌｌ—．Ｓｔａｔｅ　Ｍｉａｏ　Ｃｈｕｎ　，Ｆａｎｇ　Ｓｈｕｄｏｎｇ　，Ｐａｎ　Ｇｕｏｚｈｕ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｚｈｏｕ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈｉｚｈｏｕ，Ａｎｈｕｉ　２４７０００；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｎｌｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｕ’ａｎ，Ａｎｈｕｉ　２３７０１２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｘｅｄ　ｅｎｔａｎｇｌｅｄ　ｓｔａｔｅ　ａｓ　ａ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｔａｔｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｎ　ｏｆ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｅｎｔａｎｇｌｅｄ　ｓｔａｔｅ　ｑｕａｎｔｕｍ．Ｍｉｘｅｄ　ｓｔａｔｅ　ｉｓ　ａ　ｍｉｘｅｄ　Ｂｅｌｌ　ｓｔａｔｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｔｈａｎ　ｐｕｒｅ　ｓｔａｔｅ　ｉｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｆｒｏｍ　ｍａｓｔｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｉｎｄｂｌａｄ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｔａｔｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｏｆ　ｎｏｉｓｅ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｆ（Ｌ２　Ｌ３．ｚ）一ｔｙｐｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｉｔｓ　ｆｉｄｅｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｅｎｔａｎｇｌｅｄ　Ｓｔａｔｅ；Ｂｅｌｌ　Ｓｔａｔｅ；Ｍｉｘｅｄ　Ｓｔａｔｅ；Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｔａｔｅ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ