求一篇数控车床技师的论文！
讨论了在普通数控车床上精确加工非圆母线工件的插补技术要点，并编制了通用加工程序生成软件。只需将工件的母线方程和几何参数输入软件，即可生成NC代码加工程序，并可在计算机上动画模拟加工的全过程。该软件已应用于GSK-928数控车床，取得了良好的效果。
1简介
普通数控车床的数控系统内存有限，计算功能不足。拟合加工曲线时，一般只能用两种方法:直线插补和圆弧插补。因此，用普通数控车床加工带有非圆曲线母线的工件是很困难的，尤其是一些母线复杂、形状精度要求高的非圆曲线工件。为了简化非圆曲线总线工件的编程，提高此类工件的加工精度和适应性，提出了一种非圆曲线总线工件的精确加工方法，并编制了相应的通用加工程序生成软件，在数控车床上得到应用，取得了良好的效果。
2提高插补精度的技术要点
2.1选择圆弧插补方法
在选择加工曲线的插补方法时，线性插补方法的曲线分割段数必须足以保证较高的加工精度，因此占用大量内存。为了兼顾各种加工曲线的通用性，合理利用内存，保证较高的加工精度，采用圆弧插补方法是有利的。
2.2取等弦长曲线中每条微曲线的平均曲率半径作为插补圆半径。
曲线上一点的曲率圆与该点处的曲线具有相同的切线和曲率。用各分割曲线段的曲率半径作为圆弧插补半径，可以使圆弧插补半径始终与曲线的弯曲程度重合，从而保证较高的插补精度。因此，找到准确的曲率半径是保证插补精度的关键。如果用等坐标长度分割曲线，对于沿该坐标变化不均匀的曲线，不同坐标点的曲线形状变化对曲率精度的影响不可忽略。为此，我们采用沿等弦长曲线方向划分曲线的方法。由于这种曲线以许多细分的微线段的平均曲率半径作为其曲率半径，所以即使对于波动较大、变化不均匀的曲线也能获得很好的拟合效果。其实现方法是借助计算机快速准确的运算能力，以最小增量划分曲线并计算每一段微曲线的曲率半径，将得到的点到起始点的直线距离与指定长度进行比较，一旦达到指定弦长，就生成一个插补点，计算该段所有微曲线的平均曲率半径作为圆弧插补半径。然后用这个点作为新曲线段的起点，寻找下一个插值点。以此类推，直到整条曲线被分割。微曲线各点的曲率半径pi和等弦长的各曲线段的平均曲率半径p可由各微曲线段端点的一阶导数y’和二阶导数y”计算得出，即
其中m是指曲线段中微曲线段的数量。
加工高精度工件时，应采用较小的弦长进行分割，以增加插补点，提高曲线拟合精度。当然，具体操作需要综合考虑数控系统的内存和工艺要求，才能达到最佳的加工效果。
通过比较曲线段两端的函数值的平均值和曲线段中点的函数值，可以判断曲线每条弧的凹凸性。如果[f(x1)+f(x2)]/2f[(x 1+x2)/2]，则x 1与x2之间的曲线是凹的。
2.3合理设计送料方向
由于普通数控车床的数控系统内存有限(如GSK-928数控系统的内存只有28K)，在制定加工工艺时，充分利用内存是一个重要因素。为了充分利用内存，粗加工可以采用径向进给方案(见图1a)。由于径向进给的多次循环会产生大量的插补数据，与轴向进给相比，可以明显节省内存空间，从而增加精加工的插补点数，提高插补精度。精加工采用沿曲线轴向进给和圆弧插补的加工方案(见图1b)。
图1进给方向示意图
3加工程序的生成
建立圆弧插补的数学模型后，用C语言生成加工文本文件。首先定义一个文件指针fp，用fp创建一个文本文件，将其工作状态设置为写模式。然后利用fprintf()函数将NC指令和插补数据以NC代码格式写入加工文件，编写圆弧插补的程序段形式如下:fprintf(FP " n % d g % d x % 2.2 FZ % 3.2 fr % 4.2f "，n，凸凹，x，插补数据的计算和插补条件由C语言for loop语句控制。程序流程如图2所示。
图2程序流程图
4加工程序生成软件的应用
根据待加工工件的绘图要求，将母线曲线函数和尺寸参数输入到源程序中，选择应用函数后就可以实现下面的应用操作。
4.1加工过程的动画模拟
程序中设计了加工过程模拟和显示子程序。输入工件的母线方程和尺寸参数，选择仿真运行方式后，即可运行子程序，以动画形式仿真加工的全过程。这一过程与实际加工情况相一致，能显示出工件加工后的真实形状，使操作者能快速直观地验证加工程序的正确性，也可作为选择刀具和加工参数的参考。
4.2切割加工
如果选择应用方式为切削操作，加工软件可以生成粗、精加工的刀尖坐标和换刀数据，系统编制的加工数据可以通过通讯软件发送到车床数控系统。经过光学对刀、设置加工原点、刀具号、刀具偏差值等常规操作后，就可以在机床数控面板上进行操作，进行切割。利用该软件在GSK-928数控车床上加工超声变幅杆和其他具有双曲线函数、指数函数等复杂形状的工件，取得了良好的效果。
5结论
本文采用等弦长划分曲线和以平均曲率半径作为插补圆半径的方法，提高了插补精度和对不同曲线的适应性，并编制了相应的加工程序生成软件。对于插补数据容量超过系统内存容量的程序，可以在处理的转折点将程序分成若干个小程序，依次采用分段发送处理的方法。该软件通用性强，特别适合在普通数控车床上加工母线曲线非圆的工件，非常适合小批量加工以及工件母线类型和尺寸经常变化的加工场合。