数控车床加工椭圆类非圆曲线宏程序应用研究

么莉莉陈淳辉

摘要：为了能够保证加工零件椭圆轮廓不同位置生产加工的实际要求，在加工内必须就需要应用坐标系旋转及坐标系平移方法，结合椭圆表达方程式，构建数控车装工件和传统坐标系之间关联，结合实例研究案例完成宏程序及粗车循环整体编程控制，真正实现零件加工。数控车装加工椭圆类非圆曲线宏程序在实际应用内，可以完成不同椭圆轮廓在数控机床内生产，计算流程十分简单，具有良好应用前景。椭圆属于代表性非圆曲线，本文在分析研究内以某型号数控车削系统作为研究案例对结合坐标系旋转及坐标系平移形式，加强实际生产和数控技能大赛结合，了解数控车装加工任意位置椭圆宏程序编制流程。

关键词：数控加工；宏程序；坐标平移；坐标旋转

前言：一般情况下，数控车床主要具有两种指令，分别为直线指令和圆弧插补指令，零件轮廓形状相对简单情况下，直接可以应用直线插补指令借助手工编程形式实现零件生产加工要求。科学技术水平在快速发展建设内，工业产品类别逐渐多样化建设，非圆曲线开始逐渐出现在零件内。数控车床由于缺少非圆曲线插补功能，进而非圆曲线加工无法直接应用传统手工编程形式实现。要是应用软件实现自动编程，所产生的程序数量将会较大，实用性及灵活性得不到有效保证。宏程序在实际应用内，可以借助函数公式形式，分析了解工件轮廓，程序实用性及灵活性可以得到有效保证。

1、利用坐标平移与坐标旋转将原坐标系的点坐标转移为工件坐标系的新坐标

零件在实际生产加工内，经常出现待加工和工件坐标系出现偏差问题，这就需要寻找待加工坐标系和加工工件坐标系之间关联，保证借助加工坐标系，构建专门非圆曲线方程。数控车床轮廓在划分内，是在xoz平面上所实现，进而非圆曲线方程坐标系在设置内，坐标系内任何一点都应该由坐标旋转方法和坐标平移方法实现。工件坐标系在生产完毕之后，工件可以获取全新坐标系。因此，即便数控车床没有专门非圆曲线方程指令，但是依然可以借助坐标旋转指令及坐标平移指令，借助有关数据处理手段，完成非圆曲线方程在不同坐标系内处理任务。

如图一所示，待加工椭圆在相对应坐标系内，数学表达方程式为，其中数控车床工件坐标为坐标系xoz，待加工坐标系和加工坐标系之间仅仅存在旋转关联。与此同时，工件坐标系和坐标系xoz之间仅仅存在平移关联。A仅仅是待加工椭圆内随意一点，在加工原坐标系内具体坐标为（x1，z1），oa和坐标系z轴之间夹角为。

图一：坐标系平移和坐标系旋转之间关联

待加工零件坐标系在按照坐标系原点旋转一定角度之后，待加工零件坐标系就会与加工零件坐标系相互重叠，a点作为坐标系内随意一个点，在待加工零件坐标系内坐标为（x2，z2），这样点a和待加工零件z轴之间的夹角也就为。旋转夹角在确定内，待加工零件坐标系在按照坐标原点旋转内，采取顺时针旋转形式，在旋转到一定角度之后，和加工零件坐标系出现重叠情况下，这样旋转夹角也就为；要是待加工零件坐标系在按照坐标原点旋转内，采取逆时针宣传形式，在旋转到一定角度之后，和加工零件坐标系出现重叠情况，这种宣传角度也就为。

加工零件坐标系和待加工零件坐标系之间要是仅仅存在平移关联，假设这加工零件坐标系原点在待加工坐标系内坐标为（i，k），这就可以确认a点在加工工件坐标系内坐标为（x，z）。

2、加工任意位置椭圆宏程序编制常规流程

2.1构建待加工椭圆表达式

在对加工零件坐标系自变量选择及确定内，需要将自变量控制在合理取值范围内，这就需要构建待加工椭圆表达式。按照椭圆方程所存在的坐标系，借助坐标系旋转或者是平移形式，旋转移动待加工椭圆方程，并且构建专门加工坐标系全新坐标表达式。进而保证加工零件自变量选择科学合理，同时利用专门曲线方程组，确定椭圆曲线不同坐标表达式。确认待加工椭圆表达式，在宏程序编制开展内具有重要意义。一旦情况下，自变量选择确认内，主要按照相对应曲线方程实现，一旦自变量在选择确认之后，才可以进一步划分取值范围，保证自变量取值范围划分科学合理。

2.2选择拟合方式，确定自变量步距

拟合方式选择，实际上也就是拟合椭圆，通过直线段或者是圆弧段形式完成拟合操作。自变量步距在确定阶段内，正常情况下主要是按照数控机床功能性能及工艺流程，保证自变量步距设置科学合理。自变量步距取值范围越小，加工零件轮廓表面出现拟合误差范围也就越小，零件加工精确度也可以显著提升，但是零件加工速度相对较为缓慢。

2.3赋值自变量，判断加工终点

自变量起始数值在确定内，数控机床在移动一个步距之后，自变量就会反复叠加，按照零件加工最终数值，保证零件加工条件设置科学合理。一旦零件加工条件在出现偏差情况下，也就是未加工零件和椭圆终点出现偏差，数控车床就应该按照全新步距，开展循环加工操作。在符合零件加工条件情况之下，也就是未加工零件和椭圆终点相吻合，也就实现椭圆轮廓整体加工操作，循环加工也就完毕，具体流程如图二所示。

图二：椭圆轮廓数控加工流程示意图

2.3程序编写

正常情况下，零件毛坯都存在不同程度余量，进而在加工处理内，首先通过处车循环指令开展零件毛坯生产加工，有效减少零件毛坯所存在的冗余数量。零件毛坯在初步加工处理之后，然后在开展细致加工。这也就标示非圆曲线宏程序编写内，必须结合粗车循环指令及宏程序镶嵌指令，进而有效满足零件毛坯实际生产建设要求。

3、加工椭圆宏程序编程实例

3.1零件右侧椭圆分析及编程

零件椭圆方程坐标系在确认之后，工件坐标系和待加工工件坐标系之间仅仅呈现平移关联。坐标系自变量为椭圆轮廓角，椭圆圆心角范围控制在-90°和0°之间。

3.2零件左侧椭圆分析及编程

零件椭圆坐标系在确认之后，工件坐标系和待加工工件坐标系之间存在平移关系情况下，还存在旋转关系。假设椭圆方程原点z属于自变量情况下，椭圆坐标系表达方程就可以确认。

结论：本文在对数控车床加工椭圆类非圆曲线宏程序应用研究内，借助数学建模手段，探索数控机床工件坐标系和非圆曲线坐标系之间关联，并且以任意一点作为案例，结合车削生产指令，保证加工程序的正确性。

参考文献

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