数控车加工非圆二次曲线零件的程序编制

郑民

摘 要：数控车床加工是一种自动化的工业生产与零部件加工技术，随着自动化与信息化的不断发展，它在工业生产与加工领域的运用越来越广，并且自动化加工技术水平提升越来越快。数控车加工过程中，非圆二次曲线几何形状是加工零部件结合要素中存在的一种，由于这种零部件几何要素的特殊性，与常规几何要素的零部件相比，加工生产过程要相对复杂一些，需要通过对于这种零部件的结合要素进行编程设计，以通过数控车自动控制系统进行生产加工实现。在对于非圆二次曲线零部件的数控车加工数学理论进行计算分析的基础上，结合某数控系统中的宏程序，通过实例进行数控车加工非圆二次曲线零件的程序编程分析与研究，以提高数控车床加工技术，推进工业自动化的发展提升。

关键词：数控车床；自动化；零部件；非圆二次曲线；几何要素；程序编制

在现代化的工业发展与机械制造领域，随着工业生产与零部件加工制造设备技术的不断提升发展，在工业生产与机械加工制造中，不仅工业生产与机械加工技术水平的发展提升越来越快，并且工业生产与机械加工制造设计中，加工制造零部件的结构形式也由简单以及单一化，逐渐向着复杂化与多样性方面发展。因此，在现阶段的数控车床加工生产中，也经常会碰到一些非圆二次曲线零部件设计加工情况，像椭圆以及抛物线、双曲线等各种几何要素与形状的零部件，在进行这类零部件加工生产中，由于数控车中的自动控制系统不能够满足这类几何要素比较复杂并且多样的零部件设计与加工控制实现，因此，就需要结合零部件的几何形状与要素，进行数控车床自动化控制系统与程序的重新编制，以满足该类型零部件的生产加工需求。本文将利用某数控系统中自带的宏程序以及循环指令，通过实例对于数控车加工非圆二次曲线零部件的程序编制进行分析论述。

一、非圆二次曲线零部件加工程序编制的思路分析

通常情况下，在应用数控车自动控制系统以及程序功能进行零部件的加工生产中，对于结构形状比较简单的零部件，可以通过数控车自动控制系统本身的系统存储记忆与功能，实现对于简单以及常用几何形状的零部件进行自动控制加工与生产实现，但是，非圆二次曲线零件，由于零件结构本身的复杂性与多变形，使得数控车生产加工的数量与情况比较少，因此，数控车的自动控制系统就不能满足该结构类型的零部件生产设计与加工需求，就需要在数控车加工过程中，通过提编制该类型结构的数控车加工生产控制系统与程序来进行具有复杂性以及多样性的零部件加工生产实现。

如图1所示，该图所示的数控车加工零部件设计图中，就融合了非圆二次曲线几何要素。该图所示的零部件为以手柄加工生产设计图，根据该手柄的加工生产设计图可以看出，该手柄的右半个部分为大半个椭圆，并且在该椭圆图形中，椭圆的长半轴长为25 mm，短半轴长为12.5 mm，同时，根据该手柄的设计图可以看出，要想实现对于该手柄的数控深生产与加工过程，就需要运用数控车自动控制系统中的宏程序，在完成非圆二次曲线零部件生产加工程序的编制设计情况下，完成对于该手柄的数控车床自动生产加工实现。下文将以该手柄设计图为例，对其编程思路进行分析探讨。

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图1 非圆二次曲线手柄设计图

根据上文所述以及图1所示，在进行非圆二次曲线手柄的数控车自动加工程序编制中，首先，由非圆二次曲线，也就是椭圆的相关数学理论可得，非圆二次曲线的标准方程表示公式为（x2/a2）+（y2/b2）=1，将非圆二次曲线的这一标准方程式运用到数控车床车自动控制系统的坐标轴中，即可以得出如（z2/a2）+（x2/b2）=1，在这一坐标轴方程式中，将z看作是自变量，那么，根据方程中所显示的等式关系，经等式转换计算就可以得出x=±■。因此，在进行数控车加工非圆二次曲线零件程序编制时，如果以手柄的右端点作为程序编制中的工作原点，那么在进行该非圆二次曲线手柄的自动生产加工程序编制中，对于非圆二次曲线原点与工作原点在z方向上的直线距离就可以设置为25 mm，那么，在进行该非圆二次曲线收手柄的数控车自动生产加工中，由于数控车的车刀沿是按照x的正方向轨迹进行生产加工运行，因此，在进行非圆二次曲线手柄的数控车自动加工生产中，可以将非圆二次曲线方程式中计算转换出的x负值取消，就有x=■，同时，在数控车加工非圆二次曲线手柄过程中，数控车车刀走刀时应注意通过z变量具体情况进行逐步的进给，并且应用数控专用计算机对于上述方程式进行计算，就可以对于x的相应值进行计算求出，而在数控车加工非圆二次曲线手柄过程中，数控车车刀可以沿著工作母线从工作原点，也就是O点，向工作1点进行生产加工移动，以实现对于非圆二次曲线手柄的生产加工实现，根据非圆二次曲线手柄的这一生产加工移动路线情况，就可以应用数控车控制系统的宏程序，实现对于非圆二次曲线手柄的数控车自动加工生产程序进行编制设计并应用实现。如图2所示，为数控车车刀加工生产移动路线示意图。

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图2 数控车车刀加工生产非圆二次曲线手柄的移动路线示意图

二、数控车加工非圆二次曲线零件的程序编制

根据上文中对于非圆二次曲线零部件的数控车自动生产加工程序编制思路，也就是对于上图1所示手柄设计图中椭圆部分的加工程序编制思路，实现对于图1手柄中非圆二次曲线部分的程序编制，主要是通过利用调用子程序形式，同时结合某数控系统中的宏程序指令完成的。如下表所示，为#0-#38所对应的宏调用者传递的字段参数名。

#0-#38所对应的宏调用者传递的字段参数名

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根据上文所述非圆二次曲线手柄的数控车加工程序编制思路以及调用子程序方法和数控系统中宏程序指令形式，对于图1所示的手柄设计图中的有半部分非圆二次曲线，也就是椭圆部分的数控车加工程序编制具体如下。

对于该手柄右半部分椭圆的数控车加工生产主程序格式编写中，通过调用子程序形式，并在结合某数控程序中的宏程序指令格式，进行图1所示手柄的右半部分非圆二次曲线数控车加工生产应用程序中的主程序格式编写。具体编写步骤过程如下所示：

选择%1000；

编写并输入程序指令M03 S800；

T0101；

G00 X28 Z2；

G71 U2 R1 P1 Q2 X0.5 Z0.1 F80；

N1 G42 G00 X0 Z2；

G01 Z0；

M98 P1001 Z-40 A25 B12.5 C25 D0 E0.2；

程序指令以及格式的编写过程中，主要运用调用子程序形式，同时结合已有数控车控制系统中的宏程序指令与格式，进行所需程序的主程序格式编写；

按照已有格式输入程序指令；

G02 X20 Z-70 R40

G01 Z-81

X26

N2 G40 X27

G00 X100 Z100

M05

M30

则可实现对于图1所示手柄的右半部分非圆二次曲线数控车加工生产程序主程序指令格式的编写实现，并在此基础上实现对于整个程序的编制完成。

子程序格式编写步骤过程如下：

选择%1001；

根据已知，有#10=#30（表示的是X的当前位置）；

还有#11=#32（表示的是Z的当前位置情况）；

然后有WHILE#11GE[#25]（表示的是当Z大于-40时的条件情况）；

同时有#11=#11-[#4]，在这一程序指令格式编写设计过程中，Z每运行一个步距的大小为0.2 mm；

然后在根据需要，在输入#10=SQRT[#1*#1-#1*#1*[#11+#2]* [#11+#2]/#0/#0]+#3后，则可以得到相对应的X结果值；

再以直线插补的方式进行G01 X[2*[#10]]Z[#11]F80；

则有ENDW；

M99；

即实现对于图1所示手柄右部分椭圆数控车自动控制加工生产程序中子程序格式的编写设计实现。

在进行上图示的非圆二次曲线数控车程序编制过程中，M98以及Pxx、Zxx、Axx、Bxx、Cxx、Dxx等程序段所表示的含义为：P表示的是调用时的子程序号，Z表示的是椭圆终点相对工作原点在Z轴方向的坐标值，A、B分别表示椭圆的长半轴和短半轴，E表示步距，C、D表示工作原点相对椭圆原点在z轴以及x轴方向的坐标值。

总之，根据上文分析可知，进行非圆二次曲线零部件数控车加工程序編制，需要根据零部件的特点以及二次曲线方程式，在确定自变量情况下，通过公式推导，按照数控系统的宏程序格式，进行程序编制实现。

参考文献：

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