海德漢iTNC530的Q參數(shù)編程在壓氣機(jī)葉輪制造中的應(yīng)用

王振宇

(1.南京航空航天大學(xué),江蘇 南京 210016;2.無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無錫 214121)

海德漢iTNC530的Q參數(shù)編程在壓氣機(jī)葉輪制造中的應(yīng)用

王振宇1,2

(1.南京航空航天大學(xué),江蘇 南京 210016;2.無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無錫 214121)

針對壓氣機(jī)整體葉輪制造,研究了海德漢iTNC530系統(tǒng)的Q參數(shù)編程在壓氣機(jī)葉輪制造中的應(yīng)用方法。分析了葉輪的工藝要求和Q參數(shù)編程的必要性,給出了Q參數(shù)的變量選擇范圍和運(yùn)算方法,討論了邏輯判斷語句及使用方法,編寫了應(yīng)用于葉輪加工的Q參數(shù)程序,最后給出了程序的調(diào)試方法和結(jié)論。

葉輪;iTNC530;Q參數(shù);數(shù)控編程

壓氣機(jī)整體葉輪在工作中要進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn),為了防止振動(dòng)并降低噪聲,整體葉輪對動(dòng)平衡性的要求很高。整體式葉輪的葉片是均勻分布在輪轂上,因此,在工藝設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮了葉輪的對稱問題,利用葉片、流道等加工表面關(guān)于葉輪旋轉(zhuǎn)軸的均勻分布的特點(diǎn),僅編制一組葉片和流道的加工程序如圖1所示。其他各組葉片的程序,通過對這個(gè)程序進(jìn)行圓周陣列的方法,來實(shí)現(xiàn)葉輪的加工,這樣各組葉片用同一個(gè)程序加工,可以保證加工完成的葉輪有很好的動(dòng)平衡性。這就要求我們在數(shù)控程序編制時(shí),研究出一種采用同一個(gè)數(shù)控程序來完成對不同位置相同形狀加工的數(shù)控程序編制方法。

由于數(shù)控系統(tǒng)的不同,具體實(shí)現(xiàn)的方法也會(huì)有些不同。目前在我國的5軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床中,海德漢iTNC530是被大量使用的一種數(shù)控系統(tǒng)。本文研究的葉輪的數(shù)控編程方法正是基于這個(gè)平臺(tái)上的,有比較廣泛的實(shí)用價(jià)值。

圖1 葉輪Fig.1 Impeller

1 Q參數(shù)編程

海德漢iTNC530系統(tǒng)配備了一種變量編程功能,稱為Q參數(shù)編程。在數(shù)控程序中可使用Q參數(shù)作為變量,對變量進(jìn)行賦值和運(yùn)算,并可以實(shí)現(xiàn)依照給定的邏輯條件來執(zhí)行加工步驟。通過Q參數(shù)編程可以實(shí)現(xiàn)以下功能:

1.加工形狀類似但大小不同的內(nèi)容。

2.加工大小相同但位置不同的內(nèi)容。

3.加工用數(shù)學(xué)函數(shù)所定義的輪廓內(nèi)容。

4.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化功能。

可見,Q參數(shù)編程的最大特點(diǎn)是將有規(guī)律的形狀用簡短的程序段表示出來,編寫出的程序簡潔,通用性強(qiáng)。實(shí)際上海德漢iTNC530系統(tǒng)自帶的很多復(fù)雜的固定循環(huán)功能都是使用了Q參數(shù)編程實(shí)現(xiàn)的。

1.1 變量

在一個(gè)零件程序中編寫依照給定的邏輯條件來執(zhí)行的零件加工程序,這就需要使用被稱為Q參數(shù)的變量,而不能用固定數(shù)值。Q參數(shù)用字母Q標(biāo)志,其后數(shù)字范圍0至1999。由于海德漢iT-NC530系統(tǒng)自帶的很多功能均使用了Q參數(shù),因此在這個(gè)參數(shù)范圍中很多已經(jīng)被數(shù)控系統(tǒng)所占用。用戶可以使用的參數(shù)范圍請見表1。

表1 用戶可以使用的Q參數(shù)范圍Tab.1 Q parameters range that the user can use

1.2 邏輯條件

海德漢iTNC530通過比較一個(gè)Q參數(shù)與另一個(gè)Q參數(shù)或數(shù)值來實(shí)現(xiàn)If2Then結(jié)構(gòu)的邏輯判斷。如果條件被滿足,將繼續(xù)執(zhí)行條件后標(biāo)記處的程序。如果條件未能滿足,將繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)程序段?？梢耘袆e的比較結(jié)果有以下4種,見表2:

表2 If2Then結(jié)構(gòu)的邏輯判斷語句Tab.2 If2then structure logic statement

通過If2Then結(jié)構(gòu)的邏輯判斷,程序可以按照設(shè)計(jì)的規(guī)則來改變程序的流程,實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。

1.3 子程序結(jié)構(gòu)

利用子程序功能,只需對加工過程編寫一次程序,之后可以多次調(diào)用運(yùn)行。葉輪中只要將一組葉片程序編成子程序,通過多次調(diào)用來實(shí)現(xiàn)葉輪的加工,這樣可以大大壓縮程序的大小,節(jié)約編程的時(shí)間和程序存儲(chǔ)空間。

iTNC530順序執(zhí)行零件程序直到用CALL PGM(調(diào)用程序)功能調(diào)用另一個(gè)程序的程序段,然后,從頭到尾執(zhí)行另一個(gè)程序,iTNC530再從程序調(diào)用之后的程序段開始恢復(fù)第一個(gè)(調(diào)用)零件程序的運(yùn)行。要注意的是被調(diào)用的程序不允許含有輔助功能M2或M30。

2 程序?qū)嵗?/h2>

程序思路:用Q參數(shù)編寫主程序,并定義好主軸轉(zhuǎn)速、調(diào)用刀具、設(shè)定工件坐標(biāo)系,將一組葉片的加工程序編進(jìn)子程序,各組葉片的加工通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系后調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn),將旋轉(zhuǎn)的角度設(shè)定為變量,并用360的角度判別是否完成葉輪的加工。

在海德漢公司的iTNC530數(shù)控系統(tǒng)中采用的循環(huán)編寫格式為:

另外,由于裝夾或換刀造成的誤差對提高整體葉輪的動(dòng)平衡性及加工精度也是非常重要的。對葉輪的加工應(yīng)在一次裝夾中加工完成,各個(gè)葉片的精加工應(yīng)采用同一把刀完成。

3 程序的調(diào)試

Q參數(shù)編程由于使用了變量編程,程序尤其復(fù)雜。因此,在實(shí)際加工中,即使很有經(jīng)驗(yàn)的工程師也需要對程序進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試。在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的加工中,主軸頭的旋轉(zhuǎn)或工件旋轉(zhuǎn)很容易發(fā)生干涉和碰撞,造成工件、刀具甚至機(jī)床的損壞。

虛擬機(jī)床是現(xiàn)實(shí)機(jī)床在虛擬空間的映射。通過虛擬機(jī)床對五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工進(jìn)行仿真,能夠真實(shí)地反映制造加工過程中的過切、碰撞等干涉現(xiàn)象,為程序的修改提供了依據(jù);本文構(gòu)造了一臺(tái)映射DMG60T的虛擬數(shù)控機(jī)床,如圖2所示,對編寫的加工程序進(jìn)行了反復(fù)調(diào)試,在不消耗材料、能源,不占用機(jī)床時(shí)間的情況下得到了正確的數(shù)控加工程序。

圖2 DMG60T虛擬機(jī)床Fig.2 DMG60T Virtual machine

4 結(jié) 語

Q參數(shù)編程其程序具有很好的易讀性和易修改性,編程效率高,程序內(nèi)存小。通過改變相應(yīng)的Q參數(shù)值能實(shí)現(xiàn)規(guī)格不同的整體葉輪的加工,使程序使用靈活,通用性強(qiáng)。因此對Q參數(shù)編程研究和應(yīng)用非常重要,而涉及這方面的文章很少。本人結(jié)合整體葉輪加工的探索與實(shí)踐,淺談了Q參數(shù)編程及其在葉輪加工中的應(yīng)用,希望更多的技術(shù)人員來共同研究。

[1] 吳榜洲.iTNC530數(shù)控系統(tǒng)中使用標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)與變量編程實(shí)現(xiàn)矩形橢圓的漏斗型加工[J].數(shù)控與軟件, 2008(12):73275.

[2] 徐國權(quán),周清卿.海德漢系統(tǒng)運(yùn)用循環(huán)功能編程在多軸加工中心的應(yīng)用[J].金屬加工,2010(20):68271.

[3] 張棉好.海德漢iTNC530系統(tǒng)固定循環(huán)的后置處理[J].工藝與檢測,2009(5):1112113.

[4] 黃啟紅.淺析宏程序在實(shí)現(xiàn)模塊化編程中的應(yīng)用[J].制造業(yè)信息化,2011(6):76277.

Heidenhain ITNC530’s Q Parameter Programming in the Compressor Impeller’s Manufacturing Application

WANG Zhenyu1,2
(1.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China; 2.Wuxi Institute of Technology,Wuxi 214121,China)

Aiming at the compressor impeller,and studies Heidenhain iTNC530 system’s Q parameter pro-gramming in the compressor impellers the application method of manufacturing.This paper analyzes the technological requirements of the impeller and Q parameter programming are given,and the necessity of the variable parameter selection scope Q and operation method,discuss logic statements and method of use,write used in processing of impeller parameters,and finally gives the Q program of the programs de-bugging method and conclusions.

impeller;ITNC530;Q parameters;CNC programming

TP 311.11

A

167127880(2011)0520040203

2011-08-31

王振宇(1974— ),男,江蘇無錫人,副教授,南京航空航天大學(xué)碩士研究生,主要從事CAD/CAM,數(shù)控加工方面的研究。