基于宏程序的非圆曲线三种编程方法的应用

操成佳

摘要：运用数控编程中的宏程序，通过对一个含有非圆曲线零件实现三种不同宏程序的编程，分析每种方法的优缺点，归纳出运用宏程序解决复杂零件的加工编程问题。运用宏程序对含有非圆曲线的零件的编程时，首先应从零件的结构特点出发，分析零件上各加工表面之间的几何关系，据此推导出各参数之间的数量关系，建立数学模型。

关键词：宏程序 非圆曲线 椭圆 数控编程

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）08-0011-02

在数控手工编程时，若遇到零件图纸上除了正常标注尺寸以外，还给出了数学方程时，我们就可以考虑采用数控宏程序来编写非圆曲线（如椭圆，抛物线，双曲线等）部分的程序。宏程序编程的实质就是将非圆曲线细分成若干段微小的直线段或圆弧插补的方式进行加工。采用宏程序编程时，我们需要根据图纸中所给的数学方程转换成函数表达式，根据表达式来设置自变量、因变量，利用循环语句实现变量的多次运算，就可以把非圆曲线分成多段微小的直线或圆弧，从而控制刀具多次走刀切削。

1 宏程序编程步骤

1.1 选定自变量及其起止点坐标值

非圆曲线的宏程序编写首先要定义一个自变量及其起点和终点的坐标。起点和终点就是图纸中非圆曲线的起点和终点。如图1所示，若选择椭圆曲线的长轴（Z轴）为自变量，则自变量的变化范围是从右端点20变化到0，注意此时只考虑椭圆曲线自身，编程原点暂时不考虑。

1.2 确定因变量的与自变量变化关系

根据数学曲线方程确定因变量的与自变量变化关系，如图1所示，非圆曲线的数学方程为，将此数学方程进行变形，变成函数表达式形式是X=，此时Z为自变量，X为因变量。

1.3 确定非圆曲线偏移量

非圆曲线的偏移量是指曲线的数学原点相对于编程原点的偏移量。如图1所示，椭圆曲线的数学原点相对于编程原点，在Z轴上发生了偏移，其偏移量为-20。

2 宏程序的编程实例及分析

下面通过一个含有椭圆曲线的轴类零件为例，采用FANUC-0i-TC系统的格式编程。共用了三种不同的切削方式编写。如图1所示，其中零件的椭圆曲线方程为。

2.1 利用宏程序嵌套编方式编写非圆曲线（椭圆）

2.3 利用复合固定循环G73编写非圆曲线（椭圆）

以上三种方法各有自身的特点：宏程序嵌套编制非圆曲线较为复杂，不易理解，用的较少；单一固定循环编程的加工效率较高，但适用范围较窄，仅适用于加工具有单调性的曲线；切削循环G73编程较直观、简便。

3 结语

运用宏程序对含有非圆曲线的零件的编程时，首先应从零件的结构特点出发，分析零件上各加工表面之间的几何关系，据此推导出各参数之间的数量关系，建立数学模型。选择变量参数并列出正确的参数方程，同时设定合理有效的循环变量。其次，根据零件的特点，选择直线或圆弧插补方式，最后编出程序，并进行程序的验算。宏程序编程时，零件的加工步骤，走刀路线及对刀点、起刀点的位置，以及切入、切出方式的设计还是遵循一般手工编程的规则。对于同一个零件，选择不同的自变量，可得到不同的参数方程，从而编出不同的程序。故对于同一个零件，用宏程序编写非圆曲线的方法有多种，但对于零件加工而言，不论使用哪种方法，只要能够在最短时间内，编制出合格的程序，加工出合格的零件，就达到目标了。

参考文献

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