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手工编程中的数值计算
日期：2010年04月09 来源：沈阳机床（集团） 关键字：车床
根据车床零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需输入的数据，称为数控加工的数值计算。手工编程时，在完成车床工艺分析和确定加工路线以后，数值计算就成为程序编制中一个关键性的环节。除了点位加工这种简单的情况外，一般需经烦琐、复杂的数值计算。为了提高工效，降低出错率，有效的途径是计算机辅助完成坐标数据的计算，或直接采用自动编程。
车床一个零件的轮廓往往是由许多不同的几何元素所组成，如直线、圆弧、二次曲线以及阿基米德螺线等。各几何元素间的点称为基点；如两直线问的交点，直线与圆弧或圆弧与圆弧间的交点或切点，圆弧与二次曲线的交点或切点等。显然，相邻基点间只能是一个几何元素。对于由直线与直线或直线与圆弧构成的平面轮廓零件，由于目前一般车床数控系统都具有直线、圆弧插补功能，故数值计算比较简单。此时，主要应计算出基点坐标与圆弧的圆心点坐标。当零件的形状是由直线段或圆弧段之外的其他曲线构成，而数控装置叉不具备该曲线的插补功能时，其数值计算就比较复杂。将组成零件轮廓的曲线，按数控系统插补功能的+求，在满足允许的编程误差的条件下进行分割，即用若干直线段或圆弧段来逼近给定的曲线，逼近线段的交点或切点称为节点。
对刀时是通过一定的测量手段使刀位点与对刀点重合．数控系统从对刀点开始控制刀位点运动，并由刀具的切削刃部分加工出要求的零件轮廓。对于平面轮廓的加工，车削加工时，可以用车刀的假想刀尖点作为刀位点，也可以用刀尖圆弧半径的圆心作为刀位点。铣削加工时，是用平底立铣刀的刀底中心作为刀位点。但无论如何，零件的轮廓形状总是由刀具切削刃部分直接参与切削完成的。因此，在大多数情况下，编程轨迹并不与零件轮廓完全重合。对于具有刀具半径补偿功能的机床数控系统，只要在编写程序时，在程序的适当位置写人建立刀补的有关指令，就可以保证在加工过程中，使刀位点按一定的规则自动偏离编程轨迹，达到正确加工的目的。这时可直接按零件轮廓形状，计算各基点和节点坐标，并作为编程时的坐标数据。
某些简易数控系统，例如简易数控车床，只有长度补偿功能而无半径补偿功能，编程时为保证精确地加工出零件轮廓，就需要作某些补偿计算。用球头刀加工三坐标立体型面零件 时，程序编制要算出球头刀球心的运动轨迹，而由球头刀的外缘切削刃加工出零件轮廓。带摆角的数控机床加工立体型面零件或平面斜角零件时，程序编制要算出刀具摆动中心的轨迹和相应摆角值。数控系统控制刀具摆动中心运动时，由刀具端面和侧刃加工出零件轮廓。
车床辅助计算包括增量计算、辅助程序段的数值计算、标注尺寸转换成编程尺寸等。增量计算是仅就增量坐标的数控系统或绝对坐标系统中某些数据仍要求以增量方式输人时，所进行的由绝对坐标数据到增量坐标数据的转换。如在数值计算过程中，已按绝对坐标值计算出某运动段的起点坐标及终点坐标，以增量方式表示时
增量坐标值一终点坐标值起点坐标值
计算应在各坐标轴方向上分别进行。例如，要求以直线插补方式，使刀具从n点(起点)运动到6点(终点)，已计算出n点坐标为(墨，E)，6点坐标为(x。，h)，若以增量方式表示时，其x，y轴方向上的增量分别为△x—xb墨，△r—yb—E。
辅助程序段是指开始加工时，刀具从对刀点到切人点，或加工完了时，刀具从切出点返回到对刀点而特意安排的程序段。切人点位置的选择应依据零件加工余量的情况，适当离开零件一段距离。切出点位置的选择，应避免刀具在快速返回时发生撞刀，也应留出适当的距离。
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