数控车大圆弧的编程与技巧

数控车床广泛用于回转曲面、圆弧面、多台阶轴等工件的加工。图1所示是我厂生产的一种皮带轮简图,采用JWK—5GP型数控系统精车R680外圆。加工程序如下:

N0010G00W-120

N0020G00U-36

N0030G01U-4F60

N0040G01W-2F60

N0050G03U0W-80

I-1357.64K-40F80

N0060G26

N0070G29M02

图1 皮带轮简图

通过程序运算,数控系统显示E15-0050出错信息,信息指示为终点数据偏差过大。经过仔细检查N0050圆弧程序:G03表示顺圆插补,U、W为终点相对于起点的坐标,I、K为圆心相对于起点的坐标。数值经过反复运算,确认无误。

问题出在哪里?以前加工R50、R150等圆弧都能正常运行。针对终点数据偏差过大的出错信息提示,试验改变U、W的值。对于此工件,宽度必须车至80mm,所以W-80固定不变,而变更U0中的0值,经过多次试验,U0变为U0.01、U0.02、U-0.01等数,当变为U-0.01时程序能正常运行,至此问题解决。正确的N0050程序为:

N0050G03U-0.01W-80I-1357.64K-40F80

由此,提出了疑问,并分析产生此现象的原因。

1.圆弧终点和起点不对称时能否出现此现象。

假定工件中圆弧中心不变,只是左边距中心厚度为30mm时,则加工程序中的N0050程序变为:

N0050G03U1.03W-70I-1357.64K-40F80

通过运算全部程序,同样出现E15-0050出错信息。依据同样道理,把上述程序变为:

N0050G03U1.02W-70I-1357.64K-40F80

程序能正常运行。可见,圆弧终点和起点不对称时同样出现此现象。

2.加工多大的圆弧产生这种现象。

程序中I和K确定圆弧的大小。改变N0050号程序中的I值,经过四、五十次的反复试验,得出如下两条程序:

N0050G03U0W-80I-1119.01K-40F80

N0050G03U-0.01W-80I-1119.02K-40F80

以上两条程序都能正常运行。经过计算,可以得出临界圆弧半径为R560.93。即加工R560.93以上的圆弧会产生此现象。

3.出现这种现象的原因

分析原因为:1)数控系统数据运算产生误差累积。数控车床加工圆弧的原理是采用逼近法,逐点比较后进行圆弧插补。由于加工的圆弧半径过大,逐点比较后到圆弧终点产生的累积偏差过大,因而需要在终点坐标中加以补偿。上述现象即是在U方向增加补偿-0.01。2)JWK—5GP数控系统圆弧插补程序书写格式本身相干涉。圆弧的起点坐标为上一程序的终点,已确定；I和K确定了圆心坐标；圆弧的方向由G02或G03确定；圆弧的长度只需终点的纵坐标W或者横坐标U确定,两者只需选择一个即可。而JWK—5GP数控系统以及JWK—6数控系统都采用U、W、I、K书写方式,U和W相互干涉。现在比较先进的数控系统如GWK—4T已采用W、I、K书写输入方式。

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