曲线加工的数控编程
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曲线加工的数控编程【1】
【摘要】在无人机生产过程中部分零件涉及较复杂的曲线的加工，一般的G代码编程无法描述曲线，本文以无人机两种零件为例，结合我所的数控加工设备和配置软件，阐述了复杂曲线的加工方法，对后续生产的零件加工有一定的借鉴意义。
【关键词】宏程序;G代码;曲线加工;刀具参数
在数控加工中一般使用G代码命令来编程。
G代码提供了G2、C3、I、J、K、R指令，很容易编制比较简单的曲线(圆弧、半圆)数控的加工程序，但对于一些复杂、不规则的曲线，常规的G代码很难描述清楚。
根据生产过程中的实践经验，通过借助一些工具软件，经过特殊处理，编写G代码来解决此类问题。
常用的方法有两种：(1)将曲线导入Mastercam软件，设置一定的参数，自动生成数控加工程序。
(2)用G代码宏程序产生程序的主程序文件，然后手动在程序设置刀具参数，成为可加工的程序。
1.利用Mastercam软件
Mastercam软件，其广泛应用于数控加工，界面亲和，易学易用。
如何将AutoCAD文件导入Mastercam，自动生成加工程序，以解决G代码不能解决的复杂曲线问题。
以垂尾卡板XX-XX(见图1)为例简单介绍一下。
操作流程如下：①新建一个Au-
toCAD文档，将曲线单独拷出，另存格式*.dxf文件。
②打开Mastercam软件，打开*.dxf文件，删去其他不需要加工的轮廓线，只留样条曲线。
③选择加工方式。
④生成加工程序。
具体步骤如下：
第一步，将*.dxf文件读入Mas-
tercam软件：档案→档案转换，选择Autodesk→R读取→适度化，选择所有编程的曲线。
见图2。
第二步，导入Mastercam后，将曲线平移原点：转换→平移→所有的→图素→执行→两点间，选择曲线起点。
见图3。
第三步，设置刀具参数：选择刀具路径→外形铣削→串联→执行，会弹出刀具参数对话框，根据需要选择合适的刀具，选择合适的切削参数。
该过程中要需要几个重要的参数的确定。
见图4。
①曲线打断成线段的误差值：误差值大小决定加工精度，其值越小精度越高，则程序也越长，一般取值0.01。
②刀补类型：常用的是自动补给与手动补给两种。
自动补给是根据刀具实际情况计算出刀具轨迹，生成程序，不用刀补;手动补给则不需要考虑刀具的规格，生成刀补的程序。
③刀补方向：一般根据其加工方式和操作方式而定。
第四步，生成加工程序：回主功能菜单→刀具路径→操作管理→执行后处理，点击确定，生成程序*.NC。
见图5。
第五步，将所生成的程序*.NC存储到数控加工设备，运行程序。
加工后发现加工出来的圆弧并不光滑存在拐点，经过分析：曲线是由许多点按次序连成多线段，由于显示栅格问题，在图纸中显示是曲线，但实际上是多线段，为了使加工曲线光滑，需要把多线段变为样条曲线。
经过多次实践，在Auto-
CAD用PEDIT拟合(F)命令，将多线段转化为样条曲线，经加工试验后，很好的解决了拐点问题。
2.用G宏程序生成程序
以Z80无人机机头卡板XX—XX为例，其外形是个抛物线，用G指令也很难将它写出来，Mastercam中也无法描述曲线。
借用G宏程序来生成程序主体。
例：机头外形曲线方程式如下：
0≤X≤300
在Mastercam无法绘制，用宏程序来计算离散点，过程如下：
主程序：
T1M06
G90 G00 G54 S3000 M03
G43 H01 Z100 M08 D01
G00 X300 Y67 Z2
G01 Z-2 F300
………
G00 Z100 M09
G28 Y0
M30
G代码宏程序：
#1=300
N10
#2=SQRT[#1*15]
G01 X#1 Y#2
#1=#1-0.5
IF[#1GE0]GOT010
#1=0
N20
#2=SQRT[#1*15]
G01 X#1 Y-#2
#1=#1+0.5
IF[#1LE300]GOTO20
宏程序短小精炼，具有很强的适用性，对于一些复杂的方程曲线，可以用C语言(或其他语言)来描述，其原理和宏程序一样。
它的原理是：任何曲线都可以分成无数很短的曲线，每个很短的曲线都可以近似的认为是一段直线。
当每段曲线的长度趋于零时，与直线的误差也趋于零。
足够多的直线连起来可以替代一段曲线，这样就把曲线转化成有线段的直线。
直线的程序很容易实现，所以问题就得到了简化。
为了尽可能的减小曲线的误差，每段曲线长度尽可能的短，由于步长固定，曲率小的地方误差小，曲率大的地方误差大。
3.总结
本文介绍的两种曲线编程的方法各有的优、缺点，可以根据实际需要，灵活应用，选择适用的方法。
参考文献
[1]谢利昌,畅云峰.数控加工的子程序编程技巧[J].制造技术与机床,1994(11).
数控车加工非圆曲线编程【2】
摘要：随着科学技术的进步，现代化制造业较之传统制造业取得了相当大的进步，数控技术和数控设备是现代化制造业的基础，它们的发展水平关系到国家的经济发展、综合国力和战略地位，因此，我国在数控技术及产业发展方面采取了重大措施，使我国数控领域得到可持续发展。
本文简要介绍了数控机床的概念，详细论述了数控加工和数控加工的编程方法，并且重点研究了非圆曲线的编程方法。
关键词：数控机床;数控加工;非圆曲线加工;编程方法
前言：数控技术也叫做数字化控制技术，是一种按照控制程序，控制程序是工作人员用计算机事先编好的，来执行对机械设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能，进行机械零件加工的技术，计算机软件的应用代替了原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，实现了存储数据、处理数据、运算数据、逻辑判断等各种控制机能，是制造业信息化的重要组成部分。
随着智能化、网络化技术的发展，数控技术向着高效率、高质量、高精度的方向发展。
数控技术在信息产业、生物产业、航空航天国防工业等各领域得到广泛应用，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应力和竞争力，数控技术的应用是制造业成为信息化的象征，对我国社会经济的发展起着越来越重要的作用，因此，为实现经济迅速发展、提高综合国力和国家地位，必须大力发展以数控技术为核心的现代化制造技术及其产业。
1.数控机床
数控机床也叫做数字控制机床，是一种装有能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序控制系统，并通过译码，用代码化的数字表示出来，通过信息载体输入数控装置，经运算处理由数控装置发出的.各种控制指令，来控制机床的动作，按照图纸要求的尺寸和形状，自动的将零件加工出来的自动化机床，具有高度柔性、高精度、加工质量稳定可靠、加工效率高、自动化程度高等优点，数控机床能够很好地解决复杂、精密、小批量、多品种零件的加工。
数控机床的基本组成包括加工程序载体(主机)、伺服与测量反馈系统、数控装置、数控机床辅助装置、机床主体。
数控机床在制造业，尤其是汽车、航空航天和军事工业得到广泛应用。
目前，数控机床的发展日新月异，智能化、网络化、开放化、并联驱动化、高效率、高精度、绿色化等成为数控机床的发展趋势和研究方向。
数控车床是集机械、电气、液压等多技术为一体的机电一体化产品，是目前国内使用量最大、覆盖面最广的一种自动化数控机床，配备了我们必须使用工位刀塔和动力刀塔，其工艺性能具有广泛性，可以加工成各种复杂的形状，减小了工作的繁杂程度，同时还具有各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
2.数控加工和数控编程
数控加工工艺的主要内容为：确定工序内容;确定加工方案;制定工艺路线;设计加工工艺。
加工路线的确定在加工过程中具有重要的地位，因为每道工序加工路线的确定都非常重要，它与零件的加工精度和粗糙度直接相关。
数控机床编程准备的工艺事项，数控机床是一种高效率的设备，若要充分发挥它的高效率，我们必须掌握数控机床的性能、特点、操作方法等，同时还要确定加工方案，对于加工方案，我们应根据零件的具体条件，选择经济合理的工艺方案。
工艺事项包括：工艺划分、零件装夹方法、零件的工艺编制。
工序划分又有按所用刀具划分工序、按粗细加工划分工序、按先面后孔的原则划分工序。
我们要遵守保证精度，提高生产效率的加工工序划分原则。
3.非圆曲线的编程
随着数控机床的不断普及，机械加工中常应用到非圆曲线(比如椭圆、双曲线、抛物线等)零件的，规则曲线的编程方法已经无法满足人们对于非圆形曲线编程的需求，非圆形曲线零件具有复杂性、尺寸不一、要求精确度高、品种繁多且批量少等特点，这就迫切需要对非圆形曲线零件的加工编程方法进行研究。
非圆弧曲线是作为直线、圆弧插补的一个补充，其编程方法主要通过采用数控自动编程软件或者宏程序编程实现。
3.1.宏程序编程
宏程序加工，是用公式进行零件加工的方法。
我们要了解宏程序中的变量、变量间运算指令、控制语句的内容，我们可以使用变量进行数学运算、逻辑运算和函数的混合运算，另外还可以通过循环语句、子程序、分支语句等进行各种复杂的零件的加工，宏程序编程适用于抛物线、椭圆、双曲线等没有插补指令的非圆曲线的编程，只是尺寸不同、位置参数不同的系列零件的编程。
当零件的形状没有改变但是尺寸发生改变时，只能重新进行编程，缺乏灵活性和适用性，通过宏程序编程，我们只需要在宏程序编程中给要发生变化的尺寸加上几个变量再加上必要的公式就可以了，当尺寸发生变化时只需要改变这几个变量的赋值参数。
宏程序编程可以用函数公式来描述零件的轮廓或者曲面，在数控编程中，宏程序不仅可以实现像子程序那样，对编制形同加工操作的程序非常有用，还可以完成子程序无法实现的特殊功能，减少手工编程中繁琐的数值计算，以及简化程序量，提高加工效率。
宏程序结构流程为：开始;给常量赋值;给变量赋值;计算坐标值;指令机床沿着曲线移动X、Z坐标;变量递增或者递减;判断是否到达终点，如果未到终点，执行计算坐标值命令;如果达到终点，则结束。
在数控编程中，宏程序编程灵活、高效、快捷，是加工编程的重要补充。
例如我们生活中经常用到的FANUC数控系统用户宏程序，它是由包含变量、包含算数或逻辑运算的程序段、包含控制语句、包含宏程序调用指令的程序段构成。
其变量种类有四类：空变量该变量总是空，局部变量，公共变量，系统变量。
这四种变量各自有各自的功能在数控编程中具有重要的作用。
FANUC宏程序的转移和循环，其中包含无条件转移和条件转移，其中后者也就是我们经常说的IF语句。
宏程序的运算符包括EQ、NE、GT、GE、LT等。
FANUC数控车削宏程序有宏程序和程序中调用宏程序的指令，其中用户宏程序有两个要点：在宏程序中存在变量和宏程序能依据变量完成某个具体操作。
其特点是：1.可以进行变量的运算，还可以使用各种语句。
2.依据变量，得到计算好的变量值，3.通用性强，曲线的各种参数可用变量表示。
宏程序编程的基本原理是用户用数量作为数据进行编程，变量在编程中充当媒介作用，以后也可以在程序中重新再赋值，原来内容被赋值所代替，最终可以用简单的直线或者圆弧线呈现出和理想轮廓曲线相近的曲线。