数控车圆弧编程的计算方法如下:
确定圆心坐标 (Xc, Yc) 和半径 R
圆心坐标是圆弧中心的位置。
半径 R 是圆弧的半径长度。
确定起始点坐标 (Xs, Ys) 和终点坐标 (Xe, Ye)
起始点是圆弧开始的位置。
终点是圆弧结束的位置。
计算起始点和圆心的夹角 θs
使用反三角函数计算,例如 θs = atan2(Ys - Yc, Xs - Xc)。
计算终点和圆心的夹角 θe
同样使用反三角函数计算,例如 θe = atan2(Ye - Yc, Xe - Xc)。
如果 θe 小于 θs,则需要加上 2π(360度)以确保正确的计算结果,例如 θe = θe + 2π。
确定圆弧角度 Δθ
Δθ = θe - θs。
确定圆弧的切向矢量 (Xt, Yt)
切向矢量的 X 分量为 cos(θs + Δθ/2),Y 分量为 sin(θs + Δθ/2)。
根据切向矢量和半径,计算出切点坐标 (Xt, Yt)
切点坐标的 X 分量为 Xc + R*cos(θs + Δθ/2),Y 分量为 Yc + R*sin(θs + Δθ/2)。
根据切点坐标和起始点坐标计算出切点与起始点之间的直线距离 D
使用勾股定理计算,例如 D = sqrt((Xs - Xt)^2 + (Ys - Yt)^2)。
根据切点坐标、切向矢量和直线距离,计算出圆弧起点坐标 (Xstart, Ystart)
Xstart = Xt - D*Xt,Ystart = Yt - D*Yt。
根据切点坐标、切向矢量和直线距离,计算出圆弧终点坐标 (Xend, Yend)
Xend = Xc + R*cos(θe),Yend = Yc + R*sin(θe)。
示例
假设圆心坐标为 (10, 20),半径 R 为 5,起始点坐标为 (5, 10),终点坐标为 (15, 25)。
1. θs = atan2(10 - 20, 5 - 10) = atan2(-10, -5) = π/2(弧度)
2. θe = atan2(25 - 20, 15 - 10) = atan2(5, 5) = π/4(弧度)
3. Δθ = θe - θs = π/4 - π/2 = -π/4(弧度),由于角度为负,需加上 2π,得到 Δθ = 3π/4(弧度)
4. 切向矢量 (Xt, Yt) = (cos(π/2 + 3π/4), sin(π/2 + 3π/4)) = (-√2/2, √2/2)
5. 切点坐标 (Xt, Yt) = (10 + 5*(-√2/2), 20 + 5*(√2/2)) = (10 - 5√2/2, 20 + 5√2/2)
6. 直线距离 D = sqrt((5 - (10 - 5√2/2))^2 + (10 - (20 + 5√2/2))^2) = sqrt((5√2/2 - 5)^2 + (-5√2/2 - 10)^2) = 5√2
7. 圆弧起点坐标 (Xstart, Ystart) = (10 - 5√2/2*(5√2/2 - 5), 20 + 5√2/2*(-5√2/2 - 10)) = (0, -10)
8. 圆弧终点坐标 (Xend, Yend) = (10 + 5√2/2*5, 20 + 5√2/2*10) = (15, 30)
通过以上步骤,