沙海疑点解析 数车加工中曲线加工的疑点解析
时间：2019-02-09 03:22:11 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
省厅颁布《关于在全省职业学校建立和完善技能大赛制度的意见》,提出要真正形成普通教育有高考、职业教育有技能大赛的新局面。以后每年的技能大赛必将如火如荼地进行。数控车加工是全国发起最早,也是到目前发展得最为完善的技能大赛比赛项目之一,回顾过去几年的比赛试题,展望2011年,数控车加工中还是一些特殊曲线(如椭圆、抛物线、双曲线及变坐标曲线)是加工难点,结合这几年的研究结果与比赛经验,我提出几点个人见解。
一、 套用编程模板,能使编程又快又准
1. 曲线坐标系与工件坐标系的关系。
首先要明确一点,这里指的曲线坐标系与工件坐标系是相互平行的,即两坐标系间只存在水平和垂直两个方向的平移问题,并不存在旋转问题,如下图1所示:
1,工件坐标系的编程零点为O(如图所示),相对于曲线坐标系,曲线Z′向应从20加工到-10,曲线坐标系的原点相对于工件坐标系的原点只沿Z向平移-20,这样一来其参考程序(利用宏程序进行编程)为:(华中系统)
#1=20
WHILE#1GE[-10]
#2=14/20*SQRT[20*20―#1*#1]
G01X[#2*2]Z[#1―20](直径量编程要*2,坐标平移这是关键)
#1=#1―0.1:步距为0.1
ENDW
又如图2,中间是一段抛物线,转化后的方程为z=0.这段抛物线的原点O′相对于工件坐标系原点O不仅有Z向偏移,而且有X向的偏移,这是难点之一;另外,编程者还容易出错的是自变量(Z)的加工范围(A→B)的确定上。
由φ32可知A点的X向坐标为11,则A点的Z向坐标为12.1,所以O′相对于O的Z向距离为11.9,这就是Z向偏移,则其自变量(z)加工范围是(相对于曲线坐标系)12.1→23.1,对吗?似乎没有任何问题,其实我们忽略了一个很重要的问题:加工方向。按照工艺分析,这段抛物线应从左向右加工,这样一来加工范围应是从-12.1→-23.1,因此这段抛物线的参考程序是(华中系统)
#1=-12.1
WHILE#1GE[-23.1]
#2=SQRT[10*#1]
G01X[#2*2+10]Z[#1-11.9](X向偏移直径量,Z向偏移)
#1=#1-0.1
ENDW
有时有些实际曲线图上并没有标出X向的偏移,编程人员切不可误以为没有偏移,否则加工出来的曲线形状就是不对的,如下图3所示:
这个零件的中间是一段双曲线,由图3可知Z向偏移了-34,X向好像没有偏移,对吗?粗心的偏程者就这样认为,就开始编程,通过机床一模拟发现形状不对,一时陷入僵局。
经过仔细核查,将A点Z坐标(曲线坐标系)6代入方程得13.416,远远大于10,这就说明实际曲线位置相对于理论位置向上发生了偏移,偏移值应是6.832(直径量),因此其参考程序为(华中系统)
二、倾斜椭圆的加工是技能比赛的一大亮点
随着技能大赛的深入进行,一些较难曲线的加工也相继出现,斜椭圆加工就是这样应运而生的。何为斜椭圆呢?就是椭圆坐标系相对于工件坐标系旋转了一定角度。如下图4所示:
这里的椭圆坐标系相对于工件坐标系旋转了θ角,那么对于这样的曲线该如何加工呢?
我经过反复研究,借助高中数学坐标旋转公式,终于将其解决,具体解决过程如下:
设旋转前某点坐标为(Z、X),旋转后该点在新坐标系中的坐标为(Z′、X′)则它们之间满足如下关系:(按逆时针旋转)
Z′= ZCOSθ+XSINθX′= XCOSθ-ZSINθ
这里存在两个问题:一是坐标是按顺时针旋转,还是按逆时针旋转?二是自变量是选择斜坐标系还是选择旋转后的坐标系的坐标,且加工范围如何确定?按照习惯一般按照逆时针旋转,这样如上图所示实际旋转时应旋转θ。另外,图上所标尺寸是工件坐标系下的尺寸,而自变量的选取却要取斜坐标系下的尺寸,为什么呢?因为,只有斜坐标系下的坐标才满足椭圆标准方程,这样使得计算与编程方便。这样自变量加工范围的起点和终点坐标一开始要通过逆旋转公式求出该点在斜坐标系下的坐标,公式如下:
Z= Z′COSθ-X′SINθ①X= Z′SINθ+X′COSθ②
如上图所示,A点(Z′、X′)为(4.45、11),θ=60°,则顺时针旋转30°,因此将4.16代入①式得:
Z=4.45×COS 60°+11×SIN60°=11.75
所以,自变量加工范围(在斜坐标系中)的Z向起点为11.75,假如Z向终点为-2,则其参考程序为:(华中系统)
#1(Z)=11.75
WHILE#1GE[-2]
#2(X)=10/18*SQRT[18*18-#1*#1](椭圆旋转后是水平方向)
#3(Z′)=#1* COSPI/3-#2*SINPI/3(华中系统只能用弧度制表示角度)
#4(X′)=#1*SINPI/3+#2*COSPI/3
G01X[-#4*2+80]Z[#3 -13.59](负曲线X′向偏置, Z′向偏置)
#1=#1-0.1
ENDW
经过上机模拟以及实物加工,完全正确。
以上就是我在数控车加工教学过程中的一些经验和体会,欢迎同行批评指正。
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