宏程序在车削旋转椭圆中的应用

吴 维，江书勇

(成都电子机械高等专科学校 实训基地，成都 610071)

宏程序在车削旋转椭圆中的应用

吴 维，江书勇

(成都电子机械高等专科学校 实训基地，成都 610071)

数控车床在车削旋转椭圆等非圆二次曲线轮廓时，常用的加工指令难以完成曲面加工，必须采用宏程序编程。宏程序综合了函数计算、逻辑变量等手段，可以灵活处理复杂的数学计算和逻辑判断功能，为复杂轮廓的加工提供了方便。以华中数控世纪星HNC-22型车床数控系统为例，介绍了宏程序在数控车床中加工旋转椭圆的应用。

数控车床;旋转椭圆;宏程序

在数控车床上车削二次曲线主要有“CAD/CAM软件自动编程”和“利用宏程序编程”2种编程方式。由于手工编程具有高效、灵活、方便的优势，因此在数控车床的使用中非常普遍。但是在车削抛物线、双曲线、椭圆等曲线轮廓的时候，标准的G代码程序不能满足使用要求。宏程序［1］具有算术运算、逻辑运算、引用变量的功能，并且可以进行程序的循环和跳段，因此，在车削二次曲线轮廓时使用宏程序非常必要。

近几年，全国数控车床比赛的加工零件上经常会涉及到二次曲线轮廓［2］的加工，随着比赛水平的提高，比赛图形也开始出现非正交二次曲线。由于各个机床厂商的编程手册上只介绍宏程序在加工正交曲线的应用;参考资料也主要介绍法拉克数控系统在加工正交曲线时的应用［3］，这就使得在教学和比赛中使用较多的国产华中数控系统车削非正交二次曲线一直是个难点。因此，有必要探讨华中数控系统车床车削非正交的旋转椭圆的应用。

1 数学处理

1.1 椭圆方程

在宏程序的编制中，首先要建立椭圆的数学方程［4］，将原标准方程转化到加工工件坐标系中来，在公式的转换中，要注意x和z轴的方向，然后编写宏程序。椭圆的标准方程为:(其中a为长半轴;b为短半轴)。

1.1.1椭圆旋转公式

图1 加工零件图

在宏程序中首先把椭圆看作是一个水平放置的椭圆，然后根据旋转公式［5］进行椭圆的旋转。椭圆的旋转公式为:x'=zsin θ，z'=zcos θ-xsin θ。(其中 x'、z'为椭圆旋转后的坐标;x、z为椭圆旋转之前的坐标;θ为旋转角度，若椭圆顺时针旋转时，θ为负值，若椭圆逆时针旋转时，θ为正值。)

1.1.2节点的计算

首先要根据图1中旋转椭圆部分的节点来进行计算，得到椭圆在旋转之前圆弧起点和终点的坐标，这里要注意的是:哪段圆弧才是在旋转之前所需要的，可以利用绘图软件在旋转之后的椭圆中将所需要的圆弧区间用角度标示出，如:(100.12°);然后将这个区间逆时针旋转45°得到旋转之前的圆弧。如图2所示，在旋转之前，此圆弧的起点为(17.2，12);终点为(-14，14)。需要注意的是:在编写旋转之前的椭圆轮廓变量公式时，一定要选择旋转之后需要的那部分轮廓来进行节点的计算。正确的选择椭圆轮廓才能够计算出准确的节点坐标。

2 编写程序

图2 加工零件图

以图2为例，加工零件右端面椭圆部分尺寸，编写数控加工程序。程序如下:(选用机床:华中数控HNC-22T型数控车床;选用刀具:1号刀为90°外圆车刀、2号刀为3.5 mm切槽刀;毛坯:45号钢，尺寸为Φ 60 mm×80 mm。)

3 结语

用户在机床的说明书中可以查阅到宏程序的基本使用规则，许多资料也是以椭圆或者其他二次轮廓曲线为例进行宏程序使用的讲解，但是在采用宏程序加工非正交的二次轮廓曲线时较少涉及，本文以旋转的椭圆为例进行阐述，具体分析了在加工旋转椭圆时，曲线轮廓的选择和坐标节点的计算，以及旋转公式的应用，通过在华中数控世纪星HNC-22型数控车床上进行加工，能够加工出旋转椭圆的轮廓曲线，并且通过调整#10=#10–0.1程序段中被减数的大小，可以获得较高的曲线轮廓的表面质量。

［1］曹凤.数控编程［M］.2版.重庆:重庆大学出版社，2008.

［2］杨锦涛.数控车椭圆宏程序编制［J］.职业技术，2009(10):80-83.

［3］韩长军.用户宏程序的应用［J］.职业，2011(12):32-35.

［4］金方军.非圆二次曲线轮廓的数控车宏程序加工［J］.机电工程技术，2009(5):47-49.

［5］吴胜强.宏程序在非圆轮廓曲线加工中的应用［J］.机床与液压，2009(4):112-115.

Macro Program Application in Turning Rotating Ellipse

WU Wei，JIANG Shuyong
(Practice Training Base，Chengdu Electromechanical College，Chengdu610071，China)

In turning non-circular conic profiles，it is difficult to use common-used commands to process surface.In this paper，macro programming is introduced into the Central China Century Star HNC-22 lathe CNC system.Results show that the CNC system is enhanced because of the functions of macro program，such as complex mathematical calculation and logical judgments.

CNC lathe;Rotating ellipse;Macro program

TG519.1

A

1008-5440(2011)03-0015-03

2011-06-13

吴维(1982-)，男(汉族)，四川荣县人，助教，本科，研究方向:数控加工。

江书勇(1975-)，男(汉族)，重庆人，讲师，硕士，研究方向:机械制造及自动化。