常用数控系统极坐标应用的比较

摘 要:数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。实际是要求机床刀具发生相对运动,而对于位置移动主要来通过坐标来确定,因此,坐标有着重要意义,而极坐标作为其中一种,自然也有重要的意义,不同系统极坐标运用的方法也不尽相同。

关键词:极坐标数控系统程序指令

在平面内取一个定点O,叫极点,引一条射线Ox,叫做极轴,再选定一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。对于平面内任何一点M,用ρ表示线段OM的长度,θ表示从Ox到OM的角度,ρ叫做点M的极径,θ叫做点M的极角,有序数对 (ρ,θ)就叫点M的极坐标,这样建立的坐标系叫做极坐标系。正如所有的二维坐标系,极坐标系也有两个坐标轴:r(半径坐标)和θ(角坐标、极角或方位角,有时也表示为φ或t)。r坐标表示与极点的距离,θ坐标表示按逆时针方向坐标距离0°射线(有时也称作极轴)的角度,极轴就是在平面直角坐标系中的x轴正方向。比如,极坐标中的(3,60°)表示了一个距离极点3个单位长度、和极轴夹角为60°的点。(-3,240°)和(3,60°)表示了同一点,因为该点的半径为在夹角射线反向延长线上距离极点3个单位长度的地方(240°-180°=60°)。极坐标系中一个重要的特性是,平面直角坐标中的任意一点,可以在极坐标系中有无限种表达形式。通常来说,点(r,θ)可以任意表示为(r,θ±n×360°)或(-r,θ±(2n+1)180°),这里n是任意整数。如果某一点的r坐标为0,那么无论θ取何值,该点的位置都落在了极点上。(见图1)

不同系统极坐标应用指令有所区别,华中系统的主要特点与要求为:极点定义和平面,首先对于极点的定义:用G38指令定义极坐标系的极点位置,该极点位置是相对于当前工件坐标系的零点位置。编程时候,使用RP表示极坐标半径:极坐标半径定义该点到极点的距离,图1所示。该值一直保存,只有当极点发生变化或平面更改后才需重新编程。使用AP表示极坐标角度:极角是指与所在平面中的横坐标轴之间的夹角(比如XOY平面 中的X 轴),图1所示。该角度可以是正角,也可以是负角。该值一直保存,只有当极点发生变化或平面更改后才需重新编程。(见图2)

编程举例:N1 G38 X30 Y40定义工件坐标系(30,40)为极点

N2 G1 AP=80 RP=50刀具移动至极角为80度,极轴为50长的位置

FANUC系统指令极坐标指令为G16建立极坐标,G15为取消极坐标。这点和华中系统有区别,如不能取消,极坐标将一直有效。

编程举例:N1 G16建立极坐标

N2 G1 X50 Y80刀具移动至极角为80度,极轴为50的位置

N3 G15取消极坐标

N4 G1 X50 Y80刀具移动到工件坐标系(50,80)的位置

SIEMENS系统极坐标指令为:极坐标 G110 G111 G112编程:

N10 G111 X40 Y35 Z40 LF

N20 G3 RP... AP... LF

G110 极点定义表示上一次编程的工具位置

G111 极点定义表示工件坐标系中的绝对位置

G112 极点定义表示上一个有效的极点

参数 X, Y, Z 极点的坐标

RP 极径表示极点与目标点之间的距离

AP 极点与目标点之间的连线与角度参照轴最先称为极轴之间的夹角

总体上来说,常用数控系统中,FANUC系统应用较为广泛,其极坐标应用广为用户接受,华中系统和SIEMENS系统具有定义准确,能够与普通坐标系灵活转变,不受模态概念的影响,这点FANUC系统无可比拟,但是两种系统是以输入参数的繁琐获得便利,较之FANUC系统不够方便。