数控课程设计--数控中非圆曲线逼近的算法实现
- 格式:doc
- 大小:424.00 KB
- 文档页数:39
数控车加工非圆曲线编程研究摘要从数控技术的角度出发,对采用数控技术的数控机床进行介绍,针对数控加工和编程的方式进行深入探究,并重点研究非圆曲线的数控和编程方式,为数控车加工技术提供借鉴。
关键词数控技术;非圆曲线加工;编程数字化时代已经来临,各行各业都在积极向着数字化的方向转型,制造业也不例外。
数控技术的出现,打破了传统制造业的发展瓶颈,为制造业创造了新的发展机遇。
数控技术是数字化控制技术的简称,是工作人员编辑好的程序对机械设备进行控制的技术,在编写的程序中加入对机械设备的运动方式和操作循序等方面的功能,从而更加方便制造。
随着计算机技术的发展,现代的数控技术在原有的技术上加入了更多的存储、处理、运算和逻辑等功能,能够更加智能化地进行工业制造。
数控车又叫数控机床,是执行数控编译程序的主体。
随着人们艺术欣赏水平的上升,加上对物质和精神双方面的需求,现代的制造业要求更加精细,制造的过程也越加复杂。
在制造业设计中,非圆曲线的应用十分广泛,不仅具有很高的美观性,同时也更加复杂多变[1-2]。
因此,研究数控机床加工非圆曲线编程具有很高的意义和价值,能够推动现代数控加工技术的发展。
1宏程序编译在日常生活中,人们通过仔细观察就能发现,不少物品的外形和设计都具有非圆曲线的工艺,常见的非圆曲线有椭圆、双曲线、抛物线等。
非圆曲线产品具有较高的复杂性,在产品设计中非圆曲线能够采取较为复杂的组合,从而实现产品的工艺特性。
非圆曲线在工业制造中作为直线和圆插补的一个补充,需要采取精细的程序编辑才能够实现。
随着计算机技术的发展,现代数控技术的程序设计有两种方式,一种为传统的宏程序编译,一种为自动程序编译。
宏程序编译是采用传统的指令方式,采取复杂的数学、逻辑等运算方式,从而实现一系列的运算指令,让数控车在读取程度的时候,能够按照编译的方式来进行操作。
由于不同的产品对工艺的要求有所不同,尺寸、大小、非圆曲线的形状都会产生差异,因此每一种产品如果要采用宏程序编译的方式进行生产,都需要对产品进行特定的编译。
用切线逼近非圆曲线的算法
鲁开讲;韩玉强
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2002(000)004
【摘要】@@ 1.问题的提出rn用直线逼近非圆曲线有三种方法:弦线逼近法、切线逼近法和割线逼近法.对于外凸的零件,当只允许零件的误差分布在零件的外侧时(不允许"切进"),就只能采用切线逼近法.2.用切线逼近非圆曲线的算法
【总页数】1页(P25-25)
【作者】鲁开讲;韩玉强
【作者单位】宝鸡文理学院机械工程系,陕西,721007;宝鸡文理学院机械工程系,陕西,721007
【正文语种】中文
【中图分类】TP27
【相关文献】
1.用切线逼近非圆曲线的节点计算及图形检查 [J], 牛禄峰;苏宏亮;鲁开讲
2.基于遗传算法的相切圆弧逼近非圆曲线算法 [J], 蔡慧林;戴建强
3.非圆曲线的逼近法数控加工 [J], 齐红卫;陈艳红
4.数控加工中非圆曲线轮廓的三圆弧逼近方法 [J], 金艳玲;杨东武;姚东成
5.直线逼近非圆曲线的优化算法 [J], 王振禄;刘鹏玉;蔡慧林
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
数控车床加工非圆曲线宏程序编程技巧机械加工中常有由复杂曲线所构成的非圆曲线(如椭圆曲线、抛物线、双曲线和渐开线等)零件,随着工业产品性能要求的不断提高,非圆曲线零件的作用就日益重要,其加工质量往往成为生产制造的关键。
数控机床的数控系统一般只具有直线插补和圆弧插补功能,非圆曲线形状的工件在数控车削中属于较复杂的零件类别,一般运用拟合法来进行加工。
而此类方法的特点是根据零件图纸的形状误差要求,把曲线用许多小段的直线来代替,根据零件图纸的形状误差,如果要求高,直线的段数就多,虽然可以凭借CAD软件来计算节点的坐标,但是节点太多也导致了加工中的不方便,如果能灵活运用宏程序,则可以方便简捷地进行编程,从而提高加工效率。
一、非圆曲线宏程序的使用步骤(1)选定自变量。
非圆曲线中的X和Z坐标均可以被定义成为自变量,一般情况下会选择变化范围大的一个作为自变量,并且要考虑函数表达式在宏程序中书写的简便,为方便起见,我们事先把与Z 坐标相关的变量设为#100、#101,将X坐标相关的变量设为#200、#201等。
(2)确定自变量起止点的坐标值。
必须要明确该坐标值的坐标系是相对于非圆曲线自身的坐标系,其起点坐标为自变量的初始值,终点坐标为自变量的终止值。
(3)进行函数变换,确定因变量相对于自变量的宏表达式。
(4)确定公式曲线自身坐标系的原点相对于工件原点的代数偏移量(△X和△Z)。
(5)计算工件坐标系下的非圆曲线上各点的X坐标值(#201)时,判别宏变量#200的正负号。
以编程轮廓中的公式曲线自身坐标原点为原点,绘制对应的曲线坐标系的X ′和Z ′坐标轴,以其Z ′坐标为分界线,将轮廓分为正负两种轮廓,编程轮廓在X ′正方向称为正轮廓,编程轮廓在X ′负方向为负轮廓。
如果编程中使用的公式曲线是正轮廓,则在计算工件坐标系下的X坐标值(#201)时,宏变量#200的前面应冠以正号;如公式曲线是负轮廓,则宏变量#200的前面应冠以负号,即#201=±#200+△X 。
用数学方程描述的非圆曲线的轮廓数值计算数控加工中把除了直线与圆弧之外用数学方程式表达的平面轮廓曲线称为非圆曲线。
非圆曲线的节点就是逼近线段的交点。
一个已知曲线)(x f y =的节点数目主要取决于所用逼近线段的形状(直线或圆弧)、曲线方程的特性以及允许的拟合误差。
将这三个方面利用数学关系来求解,即可求得相应的节点坐标。
下面简要介绍常用的直线逼近节点的计算方法。
(1)等间距直线逼近的节点计算 1)基本原理等间距法就是将某一坐标轴划分成相等的间距,然后求出曲线上相应的节点。
如图3.1所示,已知曲线方程为)(x f y =,沿X 轴方向取Δx 为等间距长。
根据曲线方程,由i x 求得i y ,ix +1=i x +Δx ,)(1x x f y i i ∆+=+,如此求得的一系列点就是节点。
2) 误差校验方法由图3.1知,当x ∆取得愈大,产生的拟和误差愈大。
设工件的允许拟合误差为δ,一般δ取成零件公差的1/5~1/10,要求曲线)(x f y =与相邻两节点连线间的法向距离小于δ。
实际处理时,并非任意相邻两点间的误差都要验算,对于曲线曲率半径变化较小处,只需验算两节点间距最长处的误差,而对曲线曲率变化较大处,应验算曲率半径较小处的误差,通常由轮廓图形直接观察确定校验的位置。
其校验方法如下:设需校验mn 曲线段。
n m 和的坐标分别为(m m y x ,)和(n n y x ,),则直线mn 的方程为:nm n m nn y y x x y y x x --=--令A=n m y y -,B=m n x x -,C=n m n m y x x y -,则上式可改写为A x +B y =C 。
表示公差带范围的直线n m ''与mn 平行,且法向距离为δ。
n m ''直线方程可表示为:22B AC By Ax +±=+δ式中,当直线n m ''在mn 上边时取“+”号,在mn 下边时“-”号。
数控车加工非圆曲线编程探讨摘要:随着科学技术的进步,现代化制造业较之传统制造业取得了相当大的进步,数控技术和数控设备是现代化制造业的基础,它们的发展水平关系到国家的经济发展、综合国力和战略地位,因此,我国在数控技术及产业发展方面采取了重大措施,使我国数控领域得到可持续发展。
本文简要介绍了数控机床的概念,详细论述了数控加工和数控加工的编程方法,并且重点研究了非圆曲线的编程方法。
关键词:数控机床;数控加工;非圆曲线加工;编程方法前言:数控技术也叫做数字化控制技术,是一种按照控制程序,控制程序是工作人员用计算机事先编好的,来执行对机械设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能,进行机械零件加工的技术,计算机软件的应用代替了原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,实现了存储数据、处理数据、运算数据、逻辑判断等各种控制机能,是制造业信息化的重要组成部分。
随着智能化、网络化技术的发展,数控技术向着高效率、高质量、高精度的方向发展。
数控技术在信息产业、生物产业、航空航天国防工业等各领域得到广泛应用,以提高制造能力和水平,提高对市场的适应力和竞争力,数控技术的应用是制造业成为信息化的象征,对我国社会经济的发展起着越来越重要的作用,因此,为实现经济迅速发展、提高综合国力和国家地位,必须大力发展以数控技术为核心的现代化制造技术及其产业。
1.数控机床数控机床也叫做数字控制机床,是一种装有能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序控制系统,并通过译码,用代码化的数字表示出来,通过信息载体输入数控装置,经运算处理由数控装置发出的各种控制指令,来控制机床的动作,按照图纸要求的尺寸和形状,自动的将零件加工出来的自动化机床,具有高度柔性、高精度、加工质量稳定可靠、加工效率高、自动化程度高等优点,数控机床能够很好地解决复杂、精密、小批量、多品种零件的加工。
数控机床的基本组成包括加工程序载体(主机)、伺服与测量反馈系统、数控装置、数控机床辅助装置、机床主体。
非圆曲线在数控编程系统中的处理方法
宋建平;栾晓成
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】1994(11)6
【摘要】论述了任意非圆曲线的数学表示及求值技术,并给出了该种曲线的双圆弧逼近算法。
【总页数】3页(P4-6)
【关键词】非圆曲线;数控编程系统;编程系统;处理法
【作者】宋建平;栾晓成
【作者单位】中科院北京软件工程研制中心
【正文语种】中文
【中图分类】TH126;TP274
【相关文献】
1.曲线拟合在数控加工中的应用:非圆曲线数控自动编程 [J], 杨伟建
2.R参数编程在数控车削非圆曲线轮廓中的应用 [J], 刘兴良;张军前;张玉更
3.非圆曲线在数控车编程中的比较与应用 [J], 普涛
4.非圆曲线在数控车编程中的比较与应用 [J], 普涛
5.基于HNC-21T数控系统非圆曲线轮廓宏指令编程的应用研究 [J], 杨光龙; 王华丽; 刘芳
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
江苏省南华职业高级中学教案授课主要内容或板书设计T:讲解S:理解5分钟T:讲解S:理解(2)常用的算法用直线段逼近非圆曲线,目前常用的节点计算方法有等间距法、等程序段法、等误差法和伸缩步长法;用圆弧段逼近非圆曲线,常用的节点计算方法有曲率圆法、三点圆法、相切圆法和双圆弧法。
①等间距直线段逼近法——等间距法就是将某一坐标轴划分成相等的间距。
如图3-2所示。
图3-2 等间距法直线段逼近②等程序段法直线逼近的节点计算——等程序段法就是使每个程序段的线段长度相等。
如图3-3所示。
图3-3 等程序段法直线段逼近③等误差法直线段逼近得节点计算——任意相邻两节点间的逼近误差为等误差。
各程序段误差 均相等, 程序段数目最少。
但计算过程比较复杂,必须由计算机辅助才能完成计算。
在采用直线段逼近非圆曲线的拟合方法中,是一种较好的拟合方法。
课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤T:讲解S:理解5分钟T:分析S:理解图3-4 等误差法直线段逼近④曲率圆法圆弧逼近的节点计算——曲率圆法是用彼此相交的圆弧逼近非圆曲线。
其基本原理是从曲线的起点开始,作与曲线内切的曲率圆,求出曲率圆的中心。
如图3-5所示。
图3-5 曲率圆法圆弧段逼近⑤三点圆法圆弧逼近的节点计算——三点圆法是在等误差直线段逼近求出各节点的基础上,通过连续三点作圆弧,并求出圆心点的坐标或圆的半径,如图3-6所示。
图3-6 三点圆法圆弧段逼近课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤T:讲解S:理解T:讲解S:理解10分钟⑥相切圆法圆弧逼近的节点计算——如图3-7所示。
采用相切圆法,每次可求得两个彼此相切的圆弧,由于在前一个圆弧的起点处与后一个终点处均可保证与轮廓曲线相切,因此,整个曲线是由一系列彼此相切的圆弧逼近实现的。
可简化编程,但计算过程繁琐。
图3-7相切圆法圆弧段逼近4、列表曲线型值点坐标的计算实际零件的轮廓形状,除了可以用直线、圆弧或其他非圆曲线组成之外,有些零件图的轮廓形状是通过实验或测量的方法得到的。
非圆曲线的等误差拟合数控节点算法研究作者:陈锐鸿谭兆湛张平来源:《数字技术与应用》2010年第07期[摘要]非圆曲线是数控编程中经常用到的一类复杂轮廓曲线。
对非圆曲线进行数控编程的关键之一在于如何提高数控程序的质量,以避免数控加工程序段过多,对非圆曲线的数学处理,其运算量之大和计算之复杂,是手工编程所不可能胜任。
本论文针对工程实际的需求,通过创新开发一套自主版权的软件来满足这一实际的需求。
[关键词]非圆曲线等误差拟合数值分析[中图分类号]TG659 [文献标识码]A [文章编号]1007-9416(2010)07-0103-02对于给定的任意非圆曲线及允许加工误差,如何用最少的直线段来逼进给定的非圆曲线,以使得数控加工程序段数最少。
用计算机设计出的软件能动态显示等误差法求解节点的过程,生成保存并能够拿到数控机床加工的ISO数码代码。
本论文根据给定的非圆曲线参数方程,用数值分析的方法来实现任意点的切线,用二分法或牛顿迭代法来求得圆与非圆曲线的公切线和直线与非圆曲线的交点,用程序来实现非圆曲线结点的求解。
1 非圆曲线直线逼近方法1.1 等误差直线逼近的节点计算等误差即使所有逼近线段的误差相等,计算步骤如下:1.1.1 确定所有逼近线段的误差的圆方程,即以起点圆心,为半径作圆:将方程写成1.1.2 求与曲线的公切线的斜率:为求,需求解联立方程:1.1.3 求弦长AB的方程。
使AB弦的斜率为,即使平行,则AB方程为:1.1.4 联立曲线方程和弦方程求得B点坐标:1.2 圆弧逼近的节点计算曲线用圆弧逼近有曲率圆法、三点圆法和相切圆法等方法。
三点圆法是通过已知四个节点分别作两个相切的圆,编出两个圆程序段。
这两种方法都应先用直线逼近方法求出各节点,再求出各圆,计算较繁琐。
1.3 等误差法的关键点和难点从等误差法的介绍中我们可以了解到,手工编程将是非常复杂的一个过程,它需要不断重复步骤(2)~(5),其难点就是如何求得“圆与任意的非圆曲线”的公切线PT、以及“直线与任意的非圆曲线”的交点(这就用到数值分析的知识。
(中国兵器工业集团 长春设备工艺研究所 ,吉林 长春 130012)摘 要 :介绍了如何运用计算机技术 ( d elp hi 编程语言) 设计软件 ,以辅助生成数控加工编程数据 ,对 非圆轮廓曲线插补算法的软件实现方法进行了详细的叙述 。
关键词 :插补算法 ;非圆曲线 ; d elp h i ;计算公式 中图分类号 : T P 11 . 5 文献标志码 : A在数控加工中 ,经常会遇到由数学方程表示的 非圆轮廓曲线 ,如加工导弹舱段等 。
一般的数控机 床不具备这类曲线的插补功能 ,必须用直线或圆弧 去逼近 ,采用圆弧段逼近非圆曲线比采用直线逼近 的方法更能使工件表面整体光滑 ,有利于加工表面 质量的提高 ,但采用圆弧段逼近 ,其数学处理过程比 较复杂 ,如果人为手 工计 算 , 由 于需 要的 数据 量 很 大 ,会带来很大的工作量 ,增加生产准备时间 ,并可 能造成生产拖期 。
运用计算机编程技术 ,可以根据机床加工所需 要数据的数学计算公式 ,通过输入符合要求的数据 信息 ,生成所需的数据 ,这极大地减少了计算时间 , 从而缩短零件的加工生命周期 。
1 辅助计算软件的功能结构该辅助计算软件从加工零件实际所需的数据出 图 1 辅助计算软件功能结构图据软件计算及输出的需要通 过 delp h i 的 自 带函 数St r to Flo at ( ) 及 Float to St r ( ) 进行数据类型的相互 转换 。
2 . 2 纵向坐标 Y 轴值的软件计算实现过程 首先 ,通过人机交互界面输入轴向坐标 X 的下 限值 、上限值和步长值 。
通过程序判断这3 个输 入 控 件 的 内 容 不 能 为 空 , 若 为 空 则 提 示 错 误 信息 。
比如若没有输入 轴向 坐 标 X 的 下 限 值 发 ,实现以下的主要功能 。
主要功能 1 :根据加工零件的轴向坐标 X 的上 限值和下限值 ( 即曲线的 X 轴起始坐标) 及逼近误 差值确定的步长值 ,计算出轴向坐标 X 对应的纵向 坐标 Y 值 。
非圆曲线数控插补的直接刀具半径补偿算法非圆曲线数控插补的直接刀具半径补偿算法是一种用于数控加工中的
算法,旨在实现对不规则工件的加工。
该算法基于直线和圆弧的插补算法,可以很好地解决圆外轮廓的加工问题。
具体算法步骤如下:
1.首先确定刀具半径,即加工路径到工件表面的距离。
2.根据所给的工件轮廓,将其划分为一系列小段,每段可以是直线或
弧线。
3.对于每一小段,都需要进行直线或弧线插补,并结合切削转向进行
刀具半径补偿。
4.对于直线段,可以根据切线方向计算刀具半径补偿的偏移量,并实
现直线插补。
5.对于弧线段,需要计算插补的圆心,确定圆弧的起始点和终止点,
并计算圆弧半径。
然后,再根据刀具半径和圆弧半径计算刀具半径补偿的
偏移量,并实现弧线插补。
6.最后,将每个小段的插补结果连续起来,就可以得到整个工件的加
工路径。
7.需要注意的是,实现刀具半径补偿时,需要特别考虑转弯处的补偿
问题,以避免出现角度过大或路劲交错的问题。
总之,通过直接刀具半径补偿算法,我们可以实现对非圆曲线工件的
精确加工,提高加工质量和效率。
广东工业大学“数控技术”课程设计任务书题目名称针对非圆曲线的软件开发学生学院机电工程学院专业班级机械设计制造及其自动化微电子姓名学号一、课程设计的内容用计算机高级编程语言(如,等)来实现非圆曲线的计算机辅助制造()软件的开发,针对不同的非圆曲线,可任选()直线逼近(如等间距法、等弦长法、等误差法等)、或()圆弧逼近的方法产生节点。
要求在满足允许误差的前提下,使得逼近的直线段或圆弧段的数量最少(即最优解),根据加工曲线轮廓自动生成刀具中心轨迹,自动生成加工代码,并能模拟实际加工走刀过程。
二、课程设计的要求与数据具体的要求如下:()列出一般的直线或圆弧逼近的算法(流程图)。
()列出改进的直线或圆弧逼近的算法(流程图)——即优化算法。
比较改进前与改进后的两种算法结果。
()针对给定的某一由非圆曲线所构成的平面轮廓,根据指定的走刀方向、起刀点,自动生成代码。
()有刀具自动补偿功能,根据给定的补偿量和进给方向自动计算刀具中心轨迹,有过切报警功能。
()在屏幕上显示该非圆曲线所构成的平面轮廓。
根据给定的进给速度能模拟加工过程,并在屏幕上留下刀具所走中心轨迹。
目录一、概述……………………………………………………二、凸轮机构的发展概况…………………………………………三、课程设计任务………………………………………………四、软件设计………………………………………………1、程序设计语言的选择……………………………………2、程序算法的简述…………………………………………、设计的流程图……………………………………………、设计过程………………………………………………、调试结果和界面…………………………………………五、总结……………………………………………………附:参考资料…………………………………………………一、概述:首先介绍了凸轮机构的特点和在国内外目前的应用发展情况,介绍了凸轮仿真设计的系统的主要设计任务,包括在编程时所采用的曲线的类型及对函数式的分析情况。
提高非圆曲线数控铣削加工效率的新方法摘要通过应用变步长直线逼近法,提出一种非圆曲线数控铣削加工变参数优化的方法,加工非圆曲线轮廓铣削时,在满足加工误差δ要求的前提下,删除不必要的离散点,优化刀具的路径和轨迹,提高数控铣削加工效率。
关键词铣削加工;变步长直线逼近法;加工效率1变步长直线逼近法原理变步长直线逼近法是在用直线段逼近非圆曲线时,其逼近误差始终等于加工允许的偏差δ允如图1,而节点间的线段长度λ随曲线曲率半径而变化,因此,变步长直线逼近法是节点数最少的一种计算方法,这对于一些大型和形状复杂的非圆曲线零件的轮廓铣削加工有较大意义。
图1变步长直线逼近法2变步长直线逼近法的实现方法变步长直线逼近法的常见方法有参数筛选法和步长估计法。
下面主要介绍参数筛选法。
该方法的基本思想是先以小参数步长对原曲线进行密集离散,然后再校核各离散段内的实际逼近误差,并将不必要的离散点删除,从而使所剩下的各离散段内的逼近误差近视相等。
设r0,…,rk,rk+1,rk+2,…,rm,rm+1,rn为曲线r=r(t)上经等参数密集所等到的一系列离散点,ε为给定的允许逼近误差,则筛选过程可按如下方法进行。
对于任一初始点rk,从rk+2开始依次选取一离散点(不妨设为rm点)进行下述判别处理:对于rk到rm之间的任一点ri(i=k+1,…,m-1),求取它到直线段rkrm的距离di。
若diε。
此时,连接rk与rm-1两点的线段即为满足允许逼近精度要求的最大线段,因而rm-1点应予以保留,而rk到rm-1之间的所有点均可舍去。
显然,对于整条曲线,只需rm-1将点作为新的起始点并重复上诉过程即可。
设所以3节点的求取方法变步长直线逼近法是以被逼近线段的起点开始求取节点的,在误差允许范围内,改变逼近步长,用C语言编写求取非圆曲线的节点,并对求取的节点进行参数筛选,去除不必要的离散点。
1)求取非圆曲线的节点的部分程序如下:{x1=0.5*(xa+xf);x2=x1-fx1/dfx1;d=fabs(x2-x1);while(d>e&k=xa&&x2=n)printf(″wrong\n″);}2)节点参数筛选的部分程序如下:for(i=0;i<N;i++)printf(″a[%d]=″i);scanf(″%f″,&x[i]);printf(″\n″);sort(x,10);printf(″\n the sorted array:\n″);for(i=0;i<10;i++){printf(″x[%d]=″,i);printf(″%f\n″,x[i])}printf(″\n″);printf(″Input the array\n″);for(i=0;i<N;i++)y[i]=a*x[i]*x[i]+b*x[i]+c;printf(″Please input the(x,y)\n″);for(i=0;i<N;i++)printf(″%f,%f″,x[i],y[i]);printf(″\n″);}4结论在数控机床上加工非圆曲线轮廓,数值计算至关重要,它关系到非圆曲线轮廓是否能进行数控加工。
数控编程中圆弧逼近非圆曲线的数据处理
岳秋琴;蒋幸幸
【期刊名称】《机械研究与应用》
【年(卷),期】2003(016)003
【摘要】讨论了在数控编程中,对于非圆曲线轮廓所采用的三种圆弧逼近方法的数据处理过程.
【总页数】2页(P56-56,60)
【作者】岳秋琴;蒋幸幸
【作者单位】武汉船舶职业技术学院,机械工程系,湖北,武汉,430050;武汉船舶职业技术学院,数控中心,湖北,武汉,430050
【正文语种】中文
【中图分类】TG659
【相关文献】
1.数控加工中非圆曲线的最小二乘圆弧逼近 [J], 乐英;韩庆瑶;王璋奇
2.基于遗传算法的相切圆弧逼近非圆曲线算法 [J], 蔡慧林;戴建强
3.数控加工中非圆曲线轮廓的三圆弧逼近方法 [J], 金艳玲;杨东武;姚东成
4.非圆曲线数控编程的等误差圆弧逼近法及其实现 [J], 王丽萍;孙国防;季绍坤
5.数控加工中采用圆弧逼近非圆曲线的方法 [J], 马金河
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
数控车加工非圆二次曲线零件的程序编制摘要:数控车床加工是一种自动化的工业生产与零部件加工技术,随着自动化与信息化的不断发展,它在工业生产与加工领域的运用越来越广,并且自动化加工技术水平提升越来越快。
数控车加工过程中,非圆二次曲线几何形状是加工零部件结合要素中存在的一种,由于这种零部件几何要素的特殊性,与常规几何要素的零部件相比,加工生产过程要相对复杂一些,需要通过对于这种零部件的结合要素进行编程设计,以通过数控车自动控制系统进行生产加工实现。
在对于非圆二次曲线零部件的数控车加工数学理论进行计算分析的基础上,结合某数控系统中的宏程序,通过实例进行数控车加工非圆二次曲线零件的程序编程分析与研究,以提高数控车床加工技术,推进工业自动化的发展提升。
关键词:数控车床;自动化;零部件;非圆二次曲线;几何要素;程序编制在现代化的工业发展与机械制造领域,随着工业生产与零部件加工制造设备技术的不断提升发展,在工业生产与机械加工制造中,不仅工业生产与机械加工技术水平的发展提升越来越快,并且工业生产与机械加工制造设计中,加工制造零部件的结构形式也由简单以及单一化,逐渐向着复杂化与多样性方面发展。
因此,在现阶段的数控车床加工生产中,也经常会碰到一些非圆二次曲线零部件设计加工情况,像椭圆以及抛物线、双曲线等各种几何要素与形状的零部件,在进行这类零部件加工生产中,由于数控车中的自动控制系统不能够满足这类几何要素比较复杂并且多样的零部件设计与加工控制实现,因此,就需要结合零部件的几何形状与要素,进行数控车床自动化控制系统与程序的重新编制,以满足该类型零部件的生产加工需求。
本文将利用某数控系统中自带的宏程序以及循环指令,通过实例对于数控车加工非圆二次曲线零部件的程序编制进行分析论述。
一、非圆二次曲线零部件加工程序编制的思路分析通常情况下,在应用数控车自动控制系统以及程序功能进行零部件的加工生产中,对于结构形状比较简单的零部件,可以通过数控车自动控制系统本身的系统存储记忆与功能,实现对于简单以及常用几何形状的零部件进行自动控制加工与生产实现,但是,非圆二次曲线零件,由于零件结构本身的复杂性与多变形,使得数控车生产加工的数量与情况比较少,因此,数控车的自动控制系统就不能满足该结构类型的零部件生产设计与加工需求,就需要在数控车加工过程中,通过提编制该类型结构的数控车加工生产控制系统与程序来进行具有复杂性以及多样性的零部件加工生产实现。
数控课程设计--数控中非圆曲线逼近的算法实现 课 程 设 计
课程名称 数控技术课程设计 题目名称 _数控中非圆曲线逼近的算法实现 学生学院 _ _ 机电工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化 学 号 学生姓名 指导教师 _ 成绩评定 教师签名
2012 年 07 月 05 日 广东工业大学数控技术课程设计任务书 题目名称 数控中非圆曲线逼近的算法实现 学生学院 机电工程学院
专业班级 机械设计制造及其自动化2009级3班
姓 名 学 号
一、课程设计的内容 用计算机高级编程语言(如VB,VC++等)来实现非圆曲线的逼近,可任选(1)直线逼近(如等间距法、等弦长法、等误差法等)、或(2)圆弧逼近。要求在满足允许误差的前提下,使得逼近的直线段或圆弧段的数量最少(即最优解), 根据加工曲线轮廓自动生成刀具中心轨迹,自动生成加工NC代码。
二、课程设计的要求与数据 具体的要求如下: (1)列出一般的直线或圆弧逼近的算法(流程 图)。 (2)列出改进的直线或圆弧逼近的算法(流程图)——即优化算法。比较改进前与改进后的两种算法结果。 (3)针对给定的某一由非圆曲线所构成的平面轮廓,根据指定的走刀方向、起刀点,自动生成CNC代码。 (4)有刀具自动补偿功能,根据给定的补偿量和进给方向自动计算刀具中心轨迹,有过切报警功能。 (5)在屏幕上显示该非圆曲线所构成的平面轮廓。根据给定的进给速度能模拟加工过程,并在屏幕上留下刀具所走中心轨迹。
非圆曲线选择(根据组员最大最小学号选择,选择方法:若本组学号最小的同学学号为xxxxxxa,学号最大的同学学号为yyyyyyb,取p=a%8+1, q=b%8+1,若q==p,则q=p+1; 则该组选择的非圆曲线组合为第p组和第q组。 注:’%’是取余运算): 1:渐开线凸轮; 2:双曲线 3:椭圆曲线 4:正弦线 5:星形线 6:心脏线 7:抛物线 8:外摆线 三、课程设计应完成的工作 每组学生应在规定时间内,独立完成所选题目。运用VB或其它编程语言,编写计算机软件在WINDOWS实现数控装置的计算机仿真。要求清楚地分析问题、提出算法、确定人机界面、列出流程图,最后用程序验证,完成软件测试,并且提交程序说明书。 要求用编写计算机软件的方法解决典型非圆曲线的CAM问题。可以任选用自己熟悉的一种编程语言,要求清楚地分析问题、提出算法、列出流程图,最后用程序验证,并且提交程序说明书。
四、课程设计进程安排 序号 设计各阶段内容 地点 起止日期 1 1、布置任务,领取课程设计学18周 任务书,了解课程设计的目的、内容和要求;了解课程设计的步骤; 2、理解本课程设计题目的具体内容要求,根据各自不同情况选择题目; 3:了解和掌握有关软件开发的知识,如VB编程、VC编程、软件工程、软件开发的常用技巧及注意事项; 4:调查研究,收集资料,查阅文献。学生对所选题目进行论证及确定设计方案, 生 宿舍
2 1:掌握数控结构设计要求,具体技术指标和计算要求; 进行软件设计; 2: 进行数控系统和算法的软件编程与开发,初步实现系统的基本功能 学生 宿舍 19周 3 1:通过多个实例来验证和改进系统功能,完善软件界面 2:对所开发的软件程序进行学生 宿20周 标识和说明 3:按要求的格式编制课程设计说明书 4:课程设计答辩 舍 五、应收集的资料及主要参考文献 1《机床设计手册》第三分册
2廖效果.数字控制机床.武汉:华中理工大学出版社.1992.9
3廖效果.数控技术. 武汉:湖北科学技术出版社.2000.7
4刘又午.数字控制机床.北京:机械工业出版社 5龚浦泉.机床电气控制.重庆:重庆大学出版社 6 谭浩强.Basic语言结构化程序设计教程.北京:中国科学技术出版社.1990
7 杨林,李继良. Visual Basic编程高手.北京:北京大学出版社.2000
8 一组专用凸轮的计算机辅助设计.机械工程师1998,(4): p58-59 9 凸轮曲线的快速画法.机械工程师1998,(6): p22-23
10 平面凸轮机构CAD系统的研究与开发.机械设计与制造2000,(5):p12-13
11 圆柱非圆曲线槽凸轮的数控加工.制造技术与机床2000,(8):p34
12 圆柱凸轮的参数化设计及数控加工.精密制造及自动化2001,11: p28
13 参数化凸轮轮廓转换及NC代码自动生成.机床与液压2001,6, p29~31
发出任务书日期:2012年 5月 28日 计划完成日期: 2012年 7月 6 日 指导教师签名:
基层教学单位责任人签章:
主管院长签章: 摘 要 基于Visual Basic 6.0编程软件平台,使用直线逼近算法实现设计模拟椭圆曲线和星形线曲线两种非圆曲线轮廓的加工过程。根据所编的等间距算法和等误差算法的流程图,初步使用等间距法来实现直线逼近两种非圆曲线的过程,然后使用节点数较少的等误差法来优化直线逼近非圆曲线的过程。利用Visual Basic 6.0编程语言,根据指定的走刀方向包括顺时针和逆时针,指定的走刀点,实现非圆曲线的模拟加工过程,根据刀具补偿量和进给方向在屏幕上留下刀具所走中心轨迹,根据软件计算出的点坐标能够自动生出CNC代码,并能够保存在电脑里面。
关键词:直线逼近,Visual Basic 6.0,非圆曲线,编程 目 录 1 前言……………………………………………………………………………… 1 2 非圆曲线逼近的关键…………………………………………………………… 1 2.1 算法的选择………………………………………………………………… 1 2.2 算法实现的关键…………………………………………………………… 1 3 非圆曲线逼近的算法实现……………………………………………………… 1 3.1 算法的流程图……………………………………………………………… 1 3.2 算法的解析………………………………………………………………… 4 4 软件开发与运行………………………………………………………………… 7 4.1 系统界面…………………………………………………………………… 7 4.2 软件运行…………………………………………………………………… 8 4.3 运行分析…………………………………………………………………… 9 5 总结……………………………………………………………………………… 9 参考文献…………………………………………………………………………… 11 附录………………………………………………………………………………… 12 0
1 前言 数控机床是一种依靠数字化的信息来实现自动控制的高度自动化机床,它具有高效率、加工精度高和加工质量稳定等优点,这使得数控机床在机械制造业中得到了日益广泛的应用。当前我国的经济型数控机床,一般只具有直线插补和圆弧插补功能,并不具备抛物线、椭圆等非圆曲线的插补功能。因此,当我们需要数控加工非圆曲线的轮廓时,就必须用直线或圆弧段去逼近非圆曲线。 对非圆曲线的逼近有直线逼近、圆弧逼近,分别可由G01、G02、G03完成加工,其中直线逼近较为简单,但逼近节点数多,导致数控程序往往过多,而圆弧逼近具有高效性,但计算过于复杂。直线逼近的方法有等间距直线逼近、等弦长直线逼近和等误差直线逼近,圆弧逼近的方法有曲率圆法、三点圆法和相切圆法。 对于一个已知曲线,它的节点数主要取决于所用逼近线段的形状(直线段还是圆弧段)、曲线方程的特性和允许的逼近误差。 2 非圆曲线逼近的关键
2.1 算法的选择 对非圆曲线进行逼近,有不同的实现方法,包括直线逼近和圆弧逼近。方法不同,最终得到的节点数也有所不同,因此选择好的一个算法对提高加工的效率和降低加工成本有着重要的作用。在这次课程设计中,我们选择的算法是等间距直线逼近,并用等误差直线逼近作为优化算法。
2.2 算法实现的关键 算法实现需要求出曲线的节点,而要求曲线的节点得先求出直线段与所逼近的曲线之间的最大逼近误差,而最大逼近误差的计算点就在曲线上某一点的切线斜率与直线段斜率相等的切点处,故关键问题是求出该切点。一旦求出了该切点,就可以求出逼近时的最大误差,用于与允许误差作比较。另外,由于此次课程设计是对任意非圆曲线进行逼近,因此求导数也成了一个关键的问题。
3 非圆曲线逼近的算法实现 1
3.1 算法的流程图 给定曲线的起点,终点,等间距s,允许误差v
设置起点坐标(X(0),Y(0))
连接两点并求其斜率k,取曲线上切线上起斜率为k的一点(X(2),Y(2)),求这点到上一直线段的距离w
s=s/2 将(X(0),Y(0))设为下一段的起始点
开始 而下一点为X(1)=X(0)+s Y(1)=f(X(1))