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基於（yú）SINUMERIK 802D係統R參數加工公式曲線的編（biān）程

2018-4-20 來源：柳州職（zhí）業技術學院作者：劉漢華

摘要：通過兩個實例（lì）分（fèn）析運（yùn）用SINUMERIK 802D係統中R參數在加工公式曲線編程的應用（yòng）過程，從（cóng）而使手工編程（chéng）得以簡化，為一（yī）些規則曲線或曲麵的手工編程（chéng）提供參考。

關鍵詞 SINUMERIK 802D；R參數；公式曲線；編程

1、引言

在產品加工過程中，時常（cháng）會接觸到一些有（yǒu）非圓曲線形狀（zhuàng）的零件，而（ér）有一定規律可循的非圓曲線，我們一般稱之為公式曲（qǔ）線。公（gōng）式曲線輪廓如橢圓輪（lún）廓、拋物線輪（lún）廓、雙曲線輪廓、正餘（yú）弦曲線輪（lún）廓等，這類輪廓可（kě）用數學公式來表達，在產品的（de）使用過程中具（jù）有特殊（shū）的用途，因（yīn）而（ér）在生產中也得到了廣泛應（yīng）用，如橢圓齒輪流（liú）量計，就安裝了橢圓齒（chǐ）輪。由於公式曲線輪廓（kuò）按一定規律變化，用常規的手工編程是編不出來的，因而在實（shí）際生產中常采用（yòng）“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，最終實現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（de）編程指令（lìng），由數控係統生產廠商開發，其加工功能是固定的，使用者隻（zhī）能按照規定編程（chéng）。但有時這些指令滿足不了用戶的需要（如加工一個（gè）橢圓輪廓），為（wéi）滿足用戶個性加工要求，生產廠商向用戶提供了能擴展數控係統功能的編程指令，用戶應用這些擴展的編（biān）程指（zhǐ）令對數控係統進行二次開發，從而（ér）實現所需（xū）的加工要求，這就是用戶宏程序，在 SINUMERIK 802D 係統中，一般稱為可變參數編程（chéng），即R參數編程。

2 、R參數編（biān）程簡介

R 參數編程編製的程序是應（yīng）用數控係統中的特（tè）殊編程指令編寫而成、能實現（xiàn）參數化功（gōng）能的加工程序，這類程序（xù）由一群命令構成，具有變量編程及重複加工功能。與普通程（chéng）序相比，其有以下特點：可以使（shǐ）用變量，通過給變量賦值實現變量編（biān）程（chéng）；變量之（zhī）間可以運算；程序運行可以跳轉。

2.1 變量的表示

變量（liàng）由 R 符號（hào）和數字組成，如 R1、R2、R（R1+R2）等（děng）表示SINUMERIK 802D 係統的變量。

2.2 R參（cān）數的種類

SINUMERIK 802D 係統提供了 3 類 R 參數，即自由（yóu）參數、加工循環傳遞參數和加工循環內部計算參數。其（qí）中，R0~R99——可（kě）自（zì）由使（shǐ）用（yòng）；R100~R249——加工循環傳遞參數（如程序中沒有使用加（jiā）工循環這部分參數可自由使用）；R250~R299——加工循環內部計算參數（如程序中沒有使用加工循環，這部分參數可自由使用）。

2.3 賦值

格式：變量=常數或算（suàn）術表（biǎo）達式。例（lì）如，R1=1；R2=1+2*COS（20）；R3=R1+R2。

2.4 程序（xù）運算功能

（1）算術運算符有4個：＋、－、*、／。

（2）條（tiáo）件運算符，如表1所示。

表1 SINUMERIK 802D係（xì）統（tǒng）條件運算符

（3）常用函數符

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

（4）條件表達式

由條件運算符連接起來的變量（liàng）與常數（或算術表達式）構成條件表達式。例如，R1<10；R2>（1+SIN（10））。

（5）程序轉移指令

SINUMERIK 802D 係統的轉移（yí）指（zhǐ）令主要是跳（tiào）轉指令（GO-TO 語句）。

①無條件跳轉指令

指令格式：GOTOB / GOTOF MARK

其中，GOTOB表示向程序開始的方向跳轉；GOTOF表示向程序（xù）結束的（de）方向跳轉；如下圖（tú）所示。

②有條件跳轉指令

指令格式：IF 條件（jiàn）表達式（shì） GOTOB/GOTOF MARK如（rú）果滿足條件（jiàn）表達式，則程序跳轉至 MARK 所標識的程序段。

3、編程實例

3.1 應用數控銑（xǐ）床完成如（rú）圖（tú）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

對於橢圓輪廓，可以看成是由無數個點（diǎn）連接而成的，如圖 2所示。在數控編程中，點和點（diǎn）之（zhī）間的連接可以用 G01 直線插補指令（lìng）來完（wán）成，那麽橢圓輪廓中點 1→點 25 就可以通（tōng）過 G01 來編程（chéng），從（cóng）而以直線逼近（jìn）橢圓。現在存在的一個問題就是如（rú）何把這個連續（xù）的 G01 直線插補程序簡單（dān）化。通過分析橢圓（yuán）的參數方程，即 x=a*cosφ，y=b*sinφ，我們知道 a、b 分別（bié）為橢圓的長短半軸，是（shì）常量，角（jiǎo）度（dù）φ的（de）取值範圍（wéi）為 0°～360°，是一個變化的數值，而且每（měi）一個φ值都有唯一的 x、y 與之對應。由此我們可以將角度φ設置為變量，通過變化φ值得到（dào）多個（gè）x、y坐標值（zhí），然後用G01直線插補指令將這些x、y坐標連接起來，最終（zhōng）形成橢圓輪廓。

（2）程序編製

3.2 應用數控銑床完成（chéng）如圖3所示正弦（xián）曲線（xiàn）零件的加（jiā）工

（1）編程分析

通過對橢圓曲線的編程，在手（shǒu）工編製公式曲（qǔ）線輪廓程序的時候，需用變量編程（R參數（shù）編程）來處（chù）理，所以對於正弦曲線的編程，方法亦如此。在正弦曲線上找出若幹（gàn）個點，用G01直線補指令將它們連接起來即可，這是用“直線（xiàn）逼近”的方式處理。既然使用R參數編程，那麽得設置（zhì）變量，然後進行變量計算（suàn）和條件判斷（duàn）。圖4顯示的（de）是一段正弦曲（qǔ）線，從圖中可以看出y的（de）變化範圍受曲線振幅a的限（xiàn）製，x的變化範圍與波（bō）長有關，那是不是有其中一個或兩個（gè）都是（shì）呢？顯然不是，因（yīn）為x、y沒有相互關聯，但其都與角度t有關係，由（yóu）此可以確定角度t為變量。變量的計算，即（jí）寫出相應的變量表達式（shì）。數控機（jī）床（chuáng）是通過（guò）x、y 坐標來精確定位的，所以要找出（chū）坐標 x、y 與變量 t 的關係。從圖4和正弦曲線的標準方程不難發現它們之間（jiān）的（de）關係。例如，當（dāng）t＝t1時：x1＝L/t *t1，y1＝a*sin(t1)。若把 t 分成若幹個t1，則可以得出相應的 x1、y1，再用 G01 直線插補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（xiàn）零件

圖4 正弦（xián）曲（qǔ）線

（2）程序編（biān）製

4 、結束語

通過對橢圓曲線和正（zhèng）弦曲線（xiàn）這兩（liǎng）個公式曲線的編（biān）程，可以發現，在編製一些有規律的曲線或曲麵時（shí），隻要找到相應的變量，寫出變量計算的表達式（shì），其程序就呼之欲出了。這也體現了在 SINUMERIK 802D 係統中使用 R 參數編程的簡潔、可變和高（gāo）效的（de）特點，雖然相對於電（diàn）腦的自動編程有所不如，但R參數編程在實際生產加工（gōng）中，仍然有很強的實用（yòng）性。

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