數(shù)控車(chē)床編程基礎(chǔ)---零件圖紙的數(shù)據(jù)處理

1. 原點(diǎn)的選擇

這里的原點(diǎn)是指程序坐標(biāo)系的原點(diǎn)，稱(chēng)為程序原點(diǎn)或編程原點(diǎn)。同一個(gè)零件，同樣的加工，由于原點(diǎn)選得不同，程序中尺寸字中的數(shù)據(jù)就不一樣，所以編程之前首先要選定原點(diǎn)。從理論上說(shuō)，原點(diǎn)選在任何位置都是可以的。但實(shí)際上，為了換算簡(jiǎn)便及尺寸直觀(至少讓部分點(diǎn)的指令值與零件圖上的尺寸值相同)，應(yīng)盡可能把原點(diǎn)的位置選得合理些。車(chē)削件的程序原點(diǎn)X向均應(yīng)取在的回轉(zhuǎn)中心，即車(chē)床主軸的軸心線上，所以原點(diǎn)位置只在Z向作選擇。原點(diǎn)Z向位置一般在左端面、右端面兩者中作選擇。有的工藝員習(xí)慣于選在右端面，此時(shí)時(shí)程序中的絕大部分尺寸字中的數(shù)據(jù)是負(fù)值；若程序原點(diǎn)選在左端面，則程序中的尺寸字中的數(shù)據(jù)值是正值。

2. 基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算

原點(diǎn)選定后，就應(yīng)把個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的尺寸換算成從原點(diǎn)開(kāi)始的坐標(biāo)值，并重新標(biāo)注。零件的輪廓曲線一般由許多不同的幾何元素組成，如由直線、圓弧、二次曲線等組成。通常把各個(gè)幾何元素間的連接點(diǎn)稱(chēng)為基點(diǎn)，如兩條直線的交點(diǎn)、直線與圓弧的切點(diǎn)或交點(diǎn)、圓弧與圓弧的切點(diǎn)或交點(diǎn)、圓弧與二次曲線的切點(diǎn)和交點(diǎn)等。大多數(shù)零件輪廓由直線和圓弧段組成，這類(lèi)零件的基點(diǎn)計(jì)算較簡(jiǎn)單，用零件圖上已知尺寸數(shù)值就可計(jì)算出基點(diǎn)坐標(biāo)，如若不能，可用聯(lián)立方程式求解方法求出基點(diǎn)坐標(biāo)。

3. 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值計(jì)算

CNC系統(tǒng)均具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，有的還具有拋物線插補(bǔ)等功能。當(dāng)加工由雙曲線、橢圓等組成的平面輪廓時(shí)，就得用許多直線或圓弧段逼近其輪廓。這種人為的分割線段，其相鄰兩線段的交點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)。編程時(shí)就要計(jì)算出各線段長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值。

4. 非圓曲線的逼近處理

數(shù)控車(chē)床一般只能作直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。遇到回轉(zhuǎn)輪廓是非圓曲線的零件時(shí)，數(shù)學(xué)處理的任務(wù)是用直線段或圓弧段去逼近非圓輪廓。非圓曲線又可分為可用方程表達(dá)的曲線和列表曲線兩類(lèi)。

對(duì)于可用方程描述的二次曲線的逼近。一是直線逼近。如果曲線方程比較簡(jiǎn)單、又不準(zhǔn)備作理論誤差驗(yàn)算，那么用手工(借助計(jì)算器)就可以完成。但直線逼近的誤差較只適用于比較粗糙的加工。另一種是用圓弧逼近。圓弧逼近一般應(yīng)借助微機(jī)來(lái)完成。一種方法是先按估計(jì)分段，編一個(gè)程序作逼近，然后再編一個(gè)程序驗(yàn)算誤差。如算出的誤差超過(guò)允許值，再回過(guò)來(lái)增加分段數(shù)。反復(fù)幾次，直到誤差略小于允許值為止。此法操作起來(lái)雖麻煩一些，但兩個(gè)程序都比較簡(jiǎn)單。另一種方法是邊逼近邊計(jì)算誤差，使算(輸)出的逼近圓弧與實(shí)際輪廓間的誤差總是小于或等于某個(gè)允許值。這樣的程序雖然復(fù)雜一些，但微機(jī)操作上卻較簡(jiǎn)單。

對(duì)于不可用方程描述的二次曲線的逼近，而是以離散的坐標(biāo)點(diǎn)給出的列表曲線(函數(shù))。對(duì)于列表曲線，手工編程相當(dāng)困難，通常要借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，已有不少專(zhuān)著對(duì)此作了詳細(xì)論述、故不在此討論。

5. 刀具中心軌跡計(jì)算

全功能的CNC系統(tǒng)具有刀具補(bǔ)償功能。編程時(shí)，只要計(jì)算出零件輪廓上的基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、給出有關(guān)刀具補(bǔ)償指令及其相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)控裝置可自動(dòng)進(jìn)行刀具偏移計(jì)算，算出所需的刀具中心軌跡坐標(biāo)，控制刀具運(yùn)動(dòng)。

有的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有刀具補(bǔ)償功能，則一定要按刀具中心軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)編制加工程序，就需要進(jìn)行刀具中心軌跡的計(jì)算。

6. 輔助計(jì)算

輔助計(jì)算即是為編制特定數(shù)控機(jī)床加工程序準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。不同的數(shù)控系統(tǒng)，其輔助計(jì)算內(nèi)容和步驟也不盡相同。

(1)增量計(jì)算。增量坐標(biāo)系(相對(duì)坐標(biāo)系)編程時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)為增量值，如直線段要算出直線終點(diǎn)相對(duì)其起點(diǎn)的坐標(biāo)增量值；圓弧段，一種是要算出圓弧終點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的坐標(biāo)增量值和圓弧的圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)增量值，另一種是要分別算出圓弧起點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)圓心的坐標(biāo)增量值。

絕對(duì)坐標(biāo)系編程時(shí)，一般不要計(jì)算增量值，如直線段可直接給出它的終點(diǎn)坐標(biāo)值；圓弧段，直接給出圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)值及圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)值。

(2)脈沖數(shù)計(jì)算。進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)采用單位是毫米和度，其數(shù)據(jù)帶有小數(shù)點(diǎn)。對(duì)于開(kāi)環(huán)CNC系統(tǒng)要求輸入的數(shù)據(jù)是以脈沖為計(jì)量單位的整數(shù)，故應(yīng)將計(jì)算出的坐標(biāo)數(shù)據(jù)除以“脈沖當(dāng)量”，即“脈沖數(shù)計(jì)算”。對(duì)于閉環(huán)(或半閉環(huán))CNC系統(tǒng)，直接輸入帶小數(shù)點(diǎn)的十進(jìn)制數(shù)。

(3)輔助程序段的數(shù)值計(jì)算。由對(duì)刀點(diǎn)到切入點(diǎn)的切入程序，由零件切削終點(diǎn)返回到對(duì)刀點(diǎn)的切出程序以及無(wú)刀尖過(guò)渡功能數(shù)控系統(tǒng)的刀尖過(guò)渡程序?qū)佥o助程序段，須算出輔助程序段所需的數(shù)據(jù)。