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基于SINUMERIK 802D系統(tǒng)R參數(shù)加工公式曲線的編程

2018-4-20 來源：柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院作者：劉漢華

摘要：通過兩個(gè)實(shí)例分析運(yùn)用SINUMERIK 802D系統(tǒng)中R參數(shù)在加工公式曲線編程的應(yīng)用過程，從而使手工編程得以簡化，為一些規(guī)則曲線或曲面的手工編程提供參考。

關(guān)鍵詞 SINUMERIK 802D；R參數(shù)；公式曲線；編程

1、引言

在產(chǎn)品加工過程中，時(shí)常會(huì)接觸到一些有非圓曲線形狀的零件，而有一定規(guī)律可循的非圓曲線，我們一般稱之為公式曲線。公式曲線輪廓如橢圓輪廓、拋物線輪廓、雙曲線輪廓、正余弦曲線輪廓等，這類輪廓可用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)，在產(chǎn)品的使用過程中具有特殊的用途，因而在生產(chǎn)中也得到了廣泛應(yīng)用，如橢圓齒輪流量計(jì)，就安裝了橢圓齒輪。由于公式曲線輪廓按一定規(guī)律變化，用常規(guī)的手工編程是編不出來的，因而在實(shí)際生產(chǎn)中常采用“直線逼近”的方法，以擬合逼近理想輪廓的思路編寫加工程序，最終實(shí)現(xiàn)公式曲線輪廓的加工。眾所周知，一般意義上的加工程序所采用的編程指令，由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商開發(fā)，其加工功能是固定的，使用者只能按照規(guī)定編程。但有時(shí)這些指令滿足不了用戶的需要（如加工一個(gè)橢圓輪廓），為滿足用戶個(gè)性加工要求，生產(chǎn)廠商向用戶提供了能擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能的編程指令，用戶應(yīng)用這些擴(kuò)展的編程指令對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)所需的加工要求，這就是用戶宏程序，在 SINUMERIK 802D 系統(tǒng)中，一般稱為可變參數(shù)編程，即R參數(shù)編程。

2 、R參數(shù)編程簡介

R 參數(shù)編程編制的程序是應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)中的特殊編程指令編寫而成、能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化功能的加工程序，這類程序由一群命令構(gòu)成，具有變量編程及重復(fù)加工功能。與普通程序相比，其有以下特點(diǎn)：可以使用變量，通過給變量賦值實(shí)現(xiàn)變量編程；變量之間可以運(yùn)算；程序運(yùn)行可以跳轉(zhuǎn)。

2.1 變量的表示

變量由 R 符號(hào)和數(shù)字組成，如 R1、R2、R（R1+R2）等表示SINUMERIK 802D 系統(tǒng)的變量。

2.2 R參數(shù)的種類

SINUMERIK 802D 系統(tǒng)提供了 3 類 R 參數(shù)，即自由參數(shù)、加工循環(huán)傳遞參數(shù)和加工循環(huán)內(nèi)部計(jì)算參數(shù)。其中，R0~R99——可自由使用；R100~R249——加工循環(huán)傳遞參數(shù)（如程序中沒有使用加工循環(huán)這部分參數(shù)可自由使用）；R250~R299——加工循環(huán)內(nèi)部計(jì)算參數(shù)（如程序中沒有使用加工循環(huán)，這部分參數(shù)可自由使用）。

2.3 賦值

格式：變量=常數(shù)或算術(shù)表達(dá)式。例如，R1=1；R2=1+2*COS（20）；R3=R1+R2。

2.4 程序運(yùn)算功能

（1）算術(shù)運(yùn)算符有4個(gè)：＋、－、*、／。

（2）條件運(yùn)算符，如表1所示。

表1 SINUMERIK 802D系統(tǒng)條件運(yùn)算符

（3）常用函數(shù)符

正弦：SIN（）、余弦：COS（）、正切：TAN（）、反正切：ATAN（）、開平方：SQRT（）。

（4）條件表達(dá)式

由條件運(yùn)算符連接起來的變量與常數(shù)（或算術(shù)表達(dá)式）構(gòu)成條件表達(dá)式。例如，R1<10；R2>（1+SIN（10））。

（5）程序轉(zhuǎn)移指令

SINUMERIK 802D 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移指令主要是跳轉(zhuǎn)指令（GO-TO 語句）。

①無條件跳轉(zhuǎn)指令

指令格式：GOTOB / GOTOF MARK

其中，GOTOB表示向程序開始的方向跳轉(zhuǎn)；GOTOF表示向程序結(jié)束的方向跳轉(zhuǎn)；如下圖所示。

②有條件跳轉(zhuǎn)指令

指令格式：IF 條件表達(dá)式 GOTOB/GOTOF MARK如果滿足條件表達(dá)式，則程序跳轉(zhuǎn)至 MARK 所標(biāo)識(shí)的程序段。

3、編程實(shí)例

3.1 應(yīng)用數(shù)控銑床完成如圖1所示橢圓零件的加工

圖1 橢圓零件

圖2 編程分析

（1）編程分析

對(duì)于橢圓輪廓，可以看成是由無數(shù)個(gè)點(diǎn)連接而成的，如圖 2所示。在數(shù)控編程中，點(diǎn)和點(diǎn)之間的連接可以用 G01 直線插補(bǔ)指令來完成，那么橢圓輪廓中點(diǎn) 1→點(diǎn) 25 就可以通過 G01 來編程，從而以直線逼近橢圓。現(xiàn)在存在的一個(gè)問題就是如何把這個(gè)連續(xù)的 G01 直線插補(bǔ)程序簡單化。通過分析橢圓的參數(shù)方程，即 x=a*cosφ，y=b*sinφ，我們知道 a、b 分別為橢圓的長短半軸，是常量，角度φ的取值范圍為 0°～360°，是一個(gè)變化的數(shù)值，而且每一個(gè)φ值都有唯一的 x、y 與之對(duì)應(yīng)。由此我們可以將角度φ設(shè)置為變量，通過變化φ值得到多個(gè)x、y坐標(biāo)值，然后用G01直線插補(bǔ)指令將這些x、y坐標(biāo)連接起來，最終形成橢圓輪廓。

（2）程序編制

3.2 應(yīng)用數(shù)控銑床完成如圖3所示正弦曲線零件的加工

（1）編程分析

通過對(duì)橢圓曲線的編程，在手工編制公式曲線輪廓程序的時(shí)候，需用變量編程（R參數(shù)編程）來處理，所以對(duì)于正弦曲線的編程，方法亦如此。在正弦曲線上找出若干個(gè)點(diǎn)，用G01直線補(bǔ)指令將它們連接起來即可，這是用“直線逼近”的方式處理。既然使用R參數(shù)編程，那么得設(shè)置變量，然后進(jìn)行變量計(jì)算和條件判斷。圖4顯示的是一段正弦曲線，從圖中可以看出y的變化范圍受曲線振幅a的限制，x的變化范圍與波長有關(guān)，那是不是有其中一個(gè)或兩個(gè)都是呢？顯然不是，因?yàn)閤、y沒有相互關(guān)聯(lián)，但其都與角度t有關(guān)系，由此可以確定角度t為變量。變量的計(jì)算，即寫出相應(yīng)的變量表達(dá)式。數(shù)控機(jī)床是通過x、y 坐標(biāo)來精確定位的，所以要找出坐標(biāo) x、y 與變量 t 的關(guān)系。從圖4和正弦曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程不難發(fā)現(xiàn)它們之間的關(guān)系。例如，當(dāng)t＝t1時(shí)：x1＝L/t *t1，y1＝a*sin(t1)。若把 t 分成若干個(gè)t1，則可以得出相應(yīng)的 x1、y1，再用 G01 直線插補(bǔ)指令將其連接起來就是直線逼近的正弦曲線了。

圖3 正弦曲線零件

圖4 正弦曲線

（2）程序編制

4 、結(jié)束語

通過對(duì)橢圓曲線和正弦曲線這兩個(gè)公式曲線的編程，可以發(fā)現(xiàn)，在編制一些有規(guī)律的曲線或曲面時(shí)，只要找到相應(yīng)的變量，寫出變量計(jì)算的表達(dá)式，其程序就呼之欲出了。這也體現(xiàn)了在 SINUMERIK 802D 系統(tǒng)中使用 R 參數(shù)編程的簡潔、可變和高效的特點(diǎn)，雖然相對(duì)于電腦的自動(dòng)編程有所不如，但R參數(shù)編程在實(shí)際生產(chǎn)加工中，仍然有很強(qiáng)的實(shí)用性。

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