基于SINUMERIK 802D系統R參數加工公式曲線的編程
2018-4-20 來源：柳州職業技術學院 作者：劉 漢 華
摘要：通過兩個實例分析運用SINUMERIK 802D系統中R參數在加工公式曲線編程的應用過程，從而使手工編程得以簡化，為一些規則曲線或曲面的手工編程提供參考。
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，時常會接觸到一些有非圓曲線形狀的零件，而有一定規律可循的非圓曲線，我們一般稱之為公式曲線。公式曲線輪廓如橢圓輪廓、拋物線輪廓、雙曲線輪廓、正余弦曲線輪廓等，這類輪廓可用數學公式來表達，在產品的使用過程中具有特殊的用途，因而在生產中也得到了廣泛應用，如橢圓齒輪流量計，就安裝了橢圓齒輪。由于公式曲線輪廓按一定規律變化，用常規的手工編程是編不出來的，因而在實際生產中常采用“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編程指令，由數控系統生產廠商開發，其加工功能是固定的，使用者只能按照規定編程。但有時這些指令滿足不了用戶的需要（如加工一個橢圓輪廓），為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系統功能的編程指令，用戶應用這些擴展的編程指令對數控系統進行二次開發，從而實現所需的加工要求，這就是用戶宏程序，在 SINUMERIK 802D 系統中，一般稱為可變參數編程，即R參數編程。
2 、R參數編程簡介
R 參數編程編制的程序是應用數控系統中的特殊編程指令編寫而成、能實現參數化功能的加工程序，這類程序由一群命令構成，具有變量編程及重復加工功能。與普通程序相比，其有以下特點：可以使用變量，通過給變量賦值實現變量編程；變量之間可以運算；程序運行可以跳轉。
2.1 變量的表示
變量由 R 符號和數字組成，如 R1、R2、R（R1+R2）等表示SINUMERIK 802D 系統的變量。
2.2 R參數的種類
SINUMERIK 802D 系統提供了 3 類 R 參數，即自由參數、加工循環傳遞參數和加工循環內部計算參數。其中，R0~R99——可自由使用；R100~R249——加工循環傳遞參數（如程序中沒有使用加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=常數或算術表達式。例如，R1=1；R2=1+2*COS（20）；R3=R1+R2。
2.4 程序運算功能
（1）算術運算符有4個：＋、－、*、／。
（2）條件運算符，如表1所示。
表1 SINUMERIK 802D系統條件運算符
（3）常用函數符
正弦：SIN（）、余弦：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 系統的轉移指令主要是跳轉指令（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表示向程序結束的方向跳轉；如下圖所示。
②有條件跳轉指令
指令格式：IF 條件表達式 GOTOB/GOTOF MARK如果滿足條件表達式，則程序跳轉至 MARK 所標識的程序段。
3、編程實例
3.1 應用數控銑床完成如圖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
對于橢圓輪廓，可以看成是由無數個點連接而成的，如圖 2所示。在數控編程中，點和點之間的連接可以用 G01 直線插補指令來完成，那么橢圓輪廓中點 1→點 25 就可以通過 G01 來編程，從而以直線逼近橢圓。現在存在的一個問題就是如何把這個連續的 G01 直線插補程序簡單化。通過分析橢圓的參數方程，即 x=a*cosφ，y=b*sinφ，我們知道 a、b 分別為橢圓的長短半軸，是常量，角度φ的取值范圍為 0°～360°，是一個變化的數值，而且每一個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值得到多個x、y坐標值，然后用G01直線插補指令將這些x、y坐標連接起來，最終形成橢圓輪廓。
（2）程序編制
3.2 應用數控銑床完成如圖3所示正弦曲線零件的加工
（1）編程分析
通過對橢圓曲線的編程，在手工編制公式曲線輪廓程序的時候，需用變量編程（R參數編程）來處理，所以對于正弦曲線的編程，方法亦如此。在正弦曲線上找出若干個點，用G01直線補指令將它們連接起來即可，這是用“直線逼近”的方式處理。既然使用R參數編程，那么得設置變量，然后進行變量計算和條件判斷。圖4顯示的是一段正弦曲線，從圖中可以看出y的變化范圍受曲線振幅a的限制，x的變化范圍與波長有關，那是不是有其中一個或兩個都是呢？顯然不是，因為x、y沒有相互關聯，但其都與角度t有關系，由此可以確定角度t為變量。變量的計算，即寫出相應的變量表達式。數控機床是通過x、y 坐標來精確定位的，所以要找出坐標 x、y 與變量 t 的關系。從圖4和正弦曲線的標準方程不難發現它們之間的關系。例如，當t＝t1時：x1＝L/t *t1，y1＝a*sin(t1)。若把 t 分成若干個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 正弦曲線零件
圖4 正弦曲線
（2）程序編制
4 、結束語
通過對橢圓曲線和正弦曲線這兩個公式曲線的編程，可以發現，在編制一些有規律的曲線或曲面時，只要找到相應的變量，寫出變量計算的表達式，其程序就呼之欲出了。這也體現了在 SINUMERIK 802D 系統中使用 R 參數編程的簡潔、可變和高效的特點，雖然相對于電腦的自動編程有所不如，但R參數編程在實際生產加工中，仍然有很強的實用性。
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