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CNC車床加工圓弧研究

文檔作者：侯紅玲1 孫小毅2 文檔來(lái)源： 1．陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 2．漢川機(jī)床集團(tuán)有限公司，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月01日
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· 機(jī)械制造與研究· 侯紅玲，等·CNC車床加工圓弧研究
CNC車床加工圓弧研究
侯紅玲 。孫小毅
(1．陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，陜西漢中723003；2．漢川機(jī)床集團(tuán)有限公司，陜西漢中723003)
摘要：在數(shù)控編程中，要求編程坐標(biāo)系和機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系一致，由于數(shù)控車床有刀架前置
和后置兩種方式，因此就有兩種編程坐標(biāo)系。為了使同一個(gè)零件的程序在同一數(shù)控系統(tǒng)下的
不同數(shù)控車床上具有互換性，提出了一種簡(jiǎn)便的判斷圓弧和編程的方法，這種方法要求在同一
個(gè)數(shù)控系統(tǒng)下的數(shù)控車床上加工零件時(shí)，不管機(jī)床結(jié)構(gòu)，只需要建立一樣的編程坐標(biāo)系，而且
圓弧判斷方法簡(jiǎn)單，容易掌握，不出錯(cuò)。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；刀架；機(jī)床坐標(biāo)系；編程坐標(biāo)系；圓弧方向
中圖分類號(hào)：TH16；TG518 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1671-5276(2010)05-0064-02
Study of Manufacturing Arc on the CNC Lathe
HOU Hong．1ing ，SUN Xiao-yi
(1．School of Mechanical Engineering of Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，China；
2．Hanland Machine Toel Group Co．，Ltd．，Hanzhong 723003，China)
Abstract：In order to program part which is made Interchangeable in diferent CNC lathe with the,same numerical control system，this
paper puts forward a method of simple judgement are and program possessing interchangeability，If only this method is used．a(chǎn)nd it
needs to establish the same programming coordinate system，all pads can be machined on any CNC lathe of the same CNC system ，
regardless of the machine structure．
Key words：CNC lathe；toolpost；machine coordinate system；programming coordinate system；arc direction
0 數(shù)控車床概述
CAK40100vl型數(shù)控車床主要用來(lái)加工零件的旋轉(zhuǎn)表
面的。一般能夠自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面以及
螺紋的加工，還能加工一些復(fù)雜的回轉(zhuǎn)面，如雙曲面等。
從總體上看該數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與普通車床相似，由床
身、主軸箱、刀架、進(jìn)給系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)等
部分組成。數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，
它沒(méi)有傳動(dòng)的進(jìn)給箱和交換齒輪架，而是直接用伺服電動(dòng)
機(jī)通過(guò)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)溜板和刀架，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因而進(jìn)
給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。
1 數(shù)控車床坐標(biāo)系
在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，由操作人員按照工藝卡要
求，手工進(jìn)行加工；而在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，要把圖樣
上的信息代碼化，即用代碼的形式記錄下來(lái)，用它來(lái)控制
并驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)加工。為了精確地描述機(jī)床運(yùn)
動(dòng)，在數(shù)控機(jī)床上，刀具的定位點(diǎn)、移動(dòng)距離、運(yùn)動(dòng)軌跡都
是以坐標(biāo)值的形式給出的。因此為了實(shí)現(xiàn)刀具的運(yùn)動(dòng)控
制，必須建立數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系。
目前國(guó)際上數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向均已標(biāo)準(zhǔn)
化，這樣所編寫(xiě)的程序在同一類機(jī)床上具有互換性。其中
CAK40100vl型數(shù)控車床的坐標(biāo)系規(guī)定如下：平行主軸軸
線的方向?yàn)?軸； 沿工件徑向，兩個(gè)坐標(biāo)軸的正方向均為
刀具遠(yuǎn)離工件的方向，機(jī)床原點(diǎn)在卡盤夾持的中心點(diǎn)。機(jī)
床坐標(biāo)系見(jiàn)圖1。
圖1 前置刀架數(shù)控車床結(jié)構(gòu)圖
作為編程人員關(guān)注的是編程坐標(biāo)系，按照要求，編程
坐標(biāo)系要和機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系保持一致，因此對(duì)于不同結(jié)
構(gòu)的數(shù)控車床，編程坐標(biāo)系有所不同。刀架前置和后置的
編程坐標(biāo)系分別如圖2和圖3所示。正是由于機(jī)床結(jié)構(gòu)、
作者簡(jiǎn)介：侯紅玲(1976一)，女，陜西扶風(fēng)人，陜西理工學(xué)院講師，工學(xué)碩士，主要從
· 64·
與制造方面的教學(xué)工作。
http：／／ZZHD．chinajourna1．net．ca E-mail：ZZHD@chainajouma1．net．ca《機(jī)械制造與自動(dòng)化>
· 機(jī)械制造與研究· 侯紅玲，等·CNC車床加工圓弧研究
編程坐標(biāo)系不同，所以按照常規(guī)的方法，對(duì)同一零件進(jìn)行
手工編程時(shí)，要考慮將使用的設(shè)備，建立相應(yīng)的編程坐
標(biāo)系。
方向垂直紙面向里，若沿0．B—C．D—E來(lái)走刀，則圓弧BC
就是一段逆時(shí)針圓弧，CD是一段順時(shí)針圓弧。兩段圓弧
的插補(bǔ)語(yǔ)句如下：
GO3 XC ZC RBC F；
G02 XD ZD RCD；
(a)刀架前置式坐標(biāo)系
0
(b)刀架后置式坐標(biāo)系
圖2 前置刀架坐標(biāo)系 圖3 后置刀架坐標(biāo)系 圖5 編程坐標(biāo)系對(duì)圓弧方向的影響
2 數(shù)控車床中順逆圓弧的判斷
數(shù)控車床主要加工回轉(zhuǎn)類零件，這類零件的形狀不
外乎直線和圓弧組成。要加工出符合圖樣要求的零件，
除了進(jìn)行工藝分析以外，對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言最重要的一
點(diǎn)就是數(shù)控程序。其中的圓弧方向的判斷是編寫(xiě)程序
的重點(diǎn)。
2．1 常規(guī)的圓弧判斷及編程方式
圓弧方向判斷方法：按圓弧所在平面的另外一根坐標(biāo)
軸的負(fù)方向看去，是順時(shí)針就用GO2，逆時(shí)針就用GO3。
由于數(shù)控車床是兩坐標(biāo)的，判斷時(shí)，編程人員必須按照右
手定則找到第三個(gè)坐標(biāo)軸后進(jìn)行判斷。按照以上方向判
斷原則，圖4表示了幾種不同坐標(biāo)系下的圓弧判斷得到的
方向。
圖4 圓弧方向的判斷
但這種方法在實(shí)際應(yīng)用中總是出現(xiàn)問(wèn)題，原因就是要
找出第三個(gè)坐標(biāo)軸，并且要沿負(fù)方向看，步驟多，容易
出錯(cuò)。
2．2 圓弧統(tǒng)一的判斷方法
按數(shù)控編程的要求：在車床上加工的回轉(zhuǎn)類零件建立
坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)該和原來(lái)的機(jī)床坐標(biāo)系一致，假設(shè)在刀架前
置和后置的兩種不同結(jié)構(gòu)的數(shù)控車床上要加工圖5所示
圖形，零件由兩段相切的圓弧BC和CD 以及直線DE
組成。
I)刀架前置。按照標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的規(guī)定，建立如圖5
(a)所示的坐標(biāo)系，根據(jù)右手定則，此時(shí)第三個(gè)坐標(biāo)軸Y
Machine Building 8 Automation，Oct 2010，39(5)：64～
2)刀架后置。刀架后置時(shí)建立的編程坐標(biāo)系如圖5
(b)所示。按照判斷方法，第三個(gè)坐標(biāo)軸Y垂直紙面向
外，此時(shí)BC圓弧是一段逆時(shí)針?lè)较?，而CD圓弧是順時(shí)
針。兩段圓弧的插補(bǔ)語(yǔ)句如下：
GO3 XC ZC RBC F；
GO2 XD ZD RCD；
2．3 編程要點(diǎn)
a)不管數(shù)控車床上刀架是前置還是后置式，同一個(gè)
零件，對(duì)應(yīng)部分的圓弧方向是一致的。也就是說(shuō)，同一個(gè)
零件，在不同結(jié)構(gòu)的數(shù)控車床上加工，編寫(xiě)的程序具有互
換性；
b)在數(shù)控車床，不論把 坐標(biāo)垂直 軸向下建立還
是向上建立，不影響圓弧方向的判斷；
e) 軸垂直向上建立時(shí)，Y軸向外指向編程人員，順
逆圓弧方向判斷符合編程常規(guī)，不易出錯(cuò)。
3 結(jié)語(yǔ)
對(duì)于數(shù)控車床，由于加工的是回轉(zhuǎn)體零件， 軸垂直
軸向上或向下，不影響被加工的圓弧方向判斷，為了判斷
方便，不管車床刀架是前置式還是后置式，建議采用 軸
垂直向上建立，在上半部分進(jìn)行圓弧判斷和編程，這不影
響編程的正確性。
參考文獻(xiàn)：
[I]王愛(ài)玲．現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版
社，2002．
[2]劉堅(jiān)．?dāng)?shù)控加工與編程[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版
社，2009，
收稿日期：2010—03—17
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