基于SINUMERIK 802D系统R参数加工公式曲线的编程
摘要：通过两个实例分析运用SINUMERIK 802D系统中R参数在加工公式曲线编程的应用过程，从而使手工编程得以简化，为一些规则曲线或曲面的手工编程提供参考。
关键词 SINUMERIK 802D；R参数；公式曲线；编程
1、引言
在产品加工过程中，时常会接触到一些有非圆曲线形状的零件，而有一定规律可循的非圆曲线，我们一般称之为公式曲线。公式曲线轮廓如椭圆轮廓、抛物线轮廓、双曲线轮廓、正余弦曲线轮廓等，这类轮廓可用数学公式来表达，在产品的使用过程中具有特殊的用途，因而在生产中也得到了广泛应用，如椭圆齿轮流量计，就安装了椭圆齿轮。由于公式曲线轮廓按一定规律变化，用常规的手工编程是编不出来的，因而在实际生产中常采用“直线逼近”的方法，以拟合逼近理想轮廓的思路编写加工程序，最终实现公式曲线轮廓的加工。众所周知，一般意义上的加工程序所采用的编程指令，由数控系统生产厂商开发，其加工功能是固定的，使用者只能按照规定编程。但有时这些指令满足不了用户的需要（如加工一个椭圆轮廓），为满足用户个性加工要求，生产厂商向用户提供了能扩展数控系统功能的编程指令，用户应用这些扩展的编程指令对数控系统进行二次开发，从而实现所需的加工要求，这就是用户宏程序，在 SINUMERIK 802D 系统中，一般称为可变参数编程，即R参数编程。
2 、R参数编程简介
R 参数编程编制的程序是应用数控系统中的特殊编程指令编写而成、能实现参数化功能的加工程序，这类程序由一群命令构成，具有变量编程及重复加工功能。与普通程序相比，其有以下特点：可以使用变量，通过给变量赋值实现变量编程；变量之间可以运算；程序运行可以跳转。
2.1 变量的表示
变量由 R 符号和数字组成，如 R1、R2、R（R1+R2）等表示SINUMERIK 802D 系统的变量。
2.2 R参数的种类
SINUMERIK 802D 系统提供了 3 类 R 参数，即自由参数、加工循环传递参数和加工循环内部计算参数。其中，R0~R99——可自由使用；R100~R249——加工循环传递参数（如程序中没有使用加工循环这部分参数可自由使用）；R250~R299——加工循环内部计算参数（如程序中没有使用加工循环，这部分参数可自由使用）。
2.3 赋值
格式：变量=常数或算术表达式。例如，R1=1；R2=1+2*COS（20）；R3=R1+R2。
2.4 程序运算功能
（1）算术运算符有4个：＋、－、*、／。
（2）条件运算符，如表1所示。
表1 SINUMERIK 802D系统条件运算符
（3）常用函数符
正弦：SIN（）、余弦：COS（）、正切：TAN（）、反正切：ATAN（）、开平方：SQRT（）。
（4）条件表达式
由条件运算符连接起来的变量与常数（或算术表达式）构成条件表达式。例如，R1<10；R2>（1+SIN（10））。
（5）程序转移指令
SINUMERIK 802D 系统的转移指令主要是跳转指令（GO-TO 语句）。
①无条件跳转指令
指令格式：GOTOB / GOTOF MARK
其中，GOTOB表示向程序开始的方向跳转；GOTOF表示向程序结束的方向跳转；如下图所示。
②有条件跳转指令
指令格式：IF 条件表达式 GOTOB/GOTOF MARK如果满足条件表达式，则程序跳转至 MARK 所标识的程序段。
3、编程实例
3.1 应用数控铣床完成如图1所示椭圆零件的加工
图1 椭圆零件
图2 编程分析
（1）编程分析
对于椭圆轮廓，可以看成是由无数个点连接而成的，如图 2所示。在数控编程中，点和点之间的连接可以用 G01 直线插补指令来完成，那么椭圆轮廓中点 1→点 25 就可以通过 G01 来编程，从而以直线逼近椭圆。现在存在的一个问题就是如何把这个连续的 G01 直线插补程序简单化。通过分析椭圆的参数方程，即 x=a*cosφ，y=b*sinφ，我们知道 a、b 分别为椭圆的长短半轴，是常量，角度φ的取值范围为 0°～360°，是一个变化的数值，而且每一个φ值都有唯一的 x、y 与之对应。由此我们可以将角度φ设置为变量，通过变化φ值得到多个x、y坐标值，然后用G01直线插补指令将这些x、y坐标连接起来，最终形成椭圆轮廓。
（2）程序编制
3.2 应用数控铣床完成如图3所示正弦曲线零件的加工
（1）编程分析
通过对椭圆曲线的编程，在手工编制公式曲线轮廓程序的时候，需用变量编程（R参数编程）来处理，所以对于正弦曲线的编程，方法亦如此。在正弦曲线上找出若干个点，用G01直线补指令将它们连接起来即可，这是用“直线逼近”的方式处理。既然使用R参数编程，那么得设置变量，然后进行变量计算和条件判断。图4显示的是一段正弦曲线，从图中可以看出y的变化范围受曲线振幅a的限制，x的变化范围与波长有关，那是不是有其中一个或两个都是呢？显然不是，因为x、y没有相互关联，但其都与角度t有关系，由此可以确定角度t为变量。变量的计算，即写出相应的变量表达式。数控机床是通过x、y 坐标来精确定位的，所以要找出坐标 x、y 与变量 t 的关系。从图4和正弦曲线的标准方程不难发现它们之间的关系。例如，当t＝t1时：x1＝L/t *t1，y1＝a*sin(t1)。若把 t 分成若干个t1，则可以得出相应的 x1、y1，再用 G01 直线插补指令将其连接起来就是直线逼近的正弦曲线了。
图3 正弦曲线零件
图4 正弦曲线
（2）程序编制
4 、结束语
通过对椭圆曲线和正弦曲线这两个公式曲线的编程，可以发现，在编制一些有规律的曲线或曲面时，只要找到相应的变量，写出变量计算的表达式，其程序就呼之欲出了。这也体现了在 SINUMERIK 802D 系统中使用 R 参数编程的简洁、可变和高效的特点，虽然相对于电脑的自动编程有所不如，但R参数编程在实际生产加工中，仍然有很强的实用性。
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