畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于FANUC系統(tǒng)的宏程序應(yīng)用

1、畢 業(yè) 論 文 論文題目 基于 fanuc 系統(tǒng)的宏程序應(yīng)用 系 別 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)電設(shè)備維修與管理 班 級(jí) 機(jī)電設(shè)備 09 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師（簽名） 完成時(shí)間 2012 年 月 【摘要摘要】 宏程序是對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的一種功能擴(kuò)展，即在其功能平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)出 來(lái)的程序稱(chēng)之為宏程序。宏程序是數(shù)控系統(tǒng)中一種具有計(jì)算能力和決策能力的數(shù) 控程序，也可稱(chēng)之為參數(shù)化編程。 論文首先從數(shù)控宏指令的特點(diǎn)、加工零件的范圍著手，對(duì)用戶(hù)宏程序 b 的數(shù) 學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)、變量賦值、運(yùn)算、循環(huán)、轉(zhuǎn)移等功能，及非模態(tài)指令 g65、g66/g67，g 和 m 代碼指令的調(diào)用進(jìn)行說(shuō)明。然后，基于 fanuc

2、數(shù)控系統(tǒng)的 宏程序，解決自動(dòng)編程中無(wú)法進(jìn)行參數(shù)化編程的難題，編制出可在數(shù)控車(chē)床上加 工的橢圓 o8001、雙曲線 o8002、拋物線 o8003 三種二次曲線的走刀指令，實(shí)現(xiàn) 非圓曲線的二次開(kāi)發(fā)。 用戶(hù)宏程序 b 可以使用數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行參數(shù)編程，實(shí)現(xiàn)編程的參數(shù)化，無(wú)需進(jìn) 行大量繁瑣的計(jì)算。其次，它還具有通用性，參數(shù)易于修改、程序可循環(huán)使用等 特點(diǎn)。在相似的工序中，修改相關(guān)參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)宏程序多次使用。 關(guān)鍵詞： 宏程序 參數(shù)化 自動(dòng)編程 abstract macro program for cnc system is a kind of function extension, which in i

3、ts function of platform development, the developed program called macro program. macro program in nc system is capable of computing ability and decision-making ability of nc program, also called the parametric programming. papers from the first nc macro characteristics, the range of processing parts

4、 of hands, the user macro program b applied mathematics foundation, variable assignment, arithmetic, circulation, transfer and other functions, and modeless command g65, g66/g67, g and m code call instructions. then, based on fanuc cnc system macro program, solve the automatic programming can be par

5、ameterized programming problem, developed in nc lathe machining of ellipse, hyperbola, parabola o8001o8002three o8003two times curve cutting instruction, implementation of non circular curve for two times the development of. user macro program b can use mathematical functions to perform parameter pr

6、ogramming, programming parameter, without the need for a large number of tedious calculation. secondly, it also has the versatility, easy to modify the parameters, procedures can be recycled for use characteristics. in a similar process, modify the relevant parameters can be realized by using macro

7、program for many times. key words: macro program parametric automatic programming 目錄目錄 緒論.1 第一章 宏程序數(shù)學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用.2 第二章 用戶(hù)宏程序轉(zhuǎn)移和循環(huán).6 2.1 變量.6 2.2 算術(shù)與邏輯運(yùn)算.6 2.3 轉(zhuǎn)移與循環(huán).7 第三章 宏程序功能.9 3.1 用戶(hù)宏程序 a.9 3.2 用戶(hù)宏指令 b.9 3.3 宏程序語(yǔ)句的處理以及使用限制.10 第四章 宏程序在數(shù)控車(chē)的應(yīng)用.11 4.1 數(shù)控車(chē)床非圓二次曲線的走刀宏程序.11 4.2 小結(jié).12 第五章 fanuc 車(chē)床宏程序的典型零件加工實(shí)例一.

8、13 5.1 加工方案選擇及確定.13 5.2 橢圓手柄工藝分析.13 5.3 橢圓手柄宏程序編程加工.17 結(jié)論.20 參考文獻(xiàn).21 致謝.22 緒論 宏程序的含義宏程序的含義 一般意義而言，數(shù)控指令是指 iso 代碼指令編程，即每一指令的功能是固定 的，由系統(tǒng)廠家生產(chǎn)，使用者只需且只能按照機(jī)床的控制規(guī)定編程即可。但有時(shí) 這些指令滿(mǎn)足不了用戶(hù)的需求，系統(tǒng)因此提供了用戶(hù)宏程序平臺(tái)，用戶(hù)可以對(duì)數(shù) 控系統(tǒng)進(jìn)行一定的功能擴(kuò)展，即在數(shù)控系統(tǒng)宏程序功能的平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其開(kāi) 發(fā)出來(lái)的程序就是宏程序。 宏程序是數(shù)控系統(tǒng)中一種具有計(jì)算能力和決策能力的數(shù)控程序，簡(jiǎn)單而言， 即采用參數(shù)化編程就稱(chēng)之為宏程序。

9、宏程序的宏程序的發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 隨著數(shù)控機(jī)床的普及和數(shù)控技術(shù)的推廣，我國(guó)也被譽(yù)為“世界工廠” 、 “制 造大國(guó)，我國(guó)制造工業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí)，與世界制造先進(jìn)水平的差距在不斷縮小， 而作為現(xiàn)代制造技術(shù)的靈魂及核心，數(shù)控加工技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，各類(lèi) cad/cam 軟件的應(yīng)用日趨普及，特別是在數(shù)控三維曲面加工中手工編程幾乎已無(wú) 用武之地然而強(qiáng)大的思維定式和使用習(xí)慣，使得編程人員不論程序大小、加工難 易都習(xí)慣使用 cad/cam 軟件來(lái)編程，手工編程似乎被遺忘了，而在學(xué)習(xí)手工編程 時(shí)只是簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)基本的編程指令。 在國(guó)外，特別是日本，日本的機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化、智能化、數(shù)控化程度不在 我國(guó)之下，ca

10、d/cam 軟件也非常流行、普遍，但日本并沒(méi)有因此而忽略和削弱對(duì) 編程能力的基本功要求，因此在企業(yè)的生中，手工編程依然存在。 宏程序的編程特宏程序的編程特點(diǎn)點(diǎn) 宏程序編程雖然比普通的編程難掌握很多，但是在企業(yè)生產(chǎn)中卻有著較多的 應(yīng)用，特別是有些特殊曲面的零件只能用宏程序或自動(dòng)編程來(lái)處理。宏程序編程 主要是高效、經(jīng)濟(jì)、加工質(zhì)量好等。 第一章第一章 宏程序數(shù)學(xué)基礎(chǔ)宏程序數(shù)學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用應(yīng)用 宏程序的應(yīng)用離不開(kāi)相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，尤其是中學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，其中三角函 數(shù)、解析幾何是最重要、最直接的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，要編制出精簡(jiǎn)的加工用宏程序。一 方面要求編程者具有相應(yīng)的工藝知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，即確定合理的刀具、走刀路線（或 走

11、刀方式） ，另一方面也要求編程者具有相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，即如何將上述的意圖 通過(guò)邏輯嚴(yán)密的數(shù)學(xué)語(yǔ)言，配合標(biāo)準(zhǔn)的格式語(yǔ)句加以表達(dá)出來(lái)這是手段。 在宏程序編程應(yīng)用中，充分了解曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程和參數(shù)方程的轉(zhuǎn)換，非圓曲 線采用的編程均是參數(shù)編程，因此本論文使用圖形、表格的形式簡(jiǎn)單總結(jié)以下三 種常用曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程及參數(shù)方程。 二次曲線的定義是：從動(dòng)點(diǎn) p 到定點(diǎn) f 的距離 pf 到定直線的距離 pf 之比為 定值，叫離心率，即 pf：ph=。如果小于 1，則動(dòng)點(diǎn) p 的軌跡為橢圓；如果 等于 1，則動(dòng)點(diǎn) p 的軌跡為拋物線，如果1，則動(dòng)點(diǎn) p 的軌跡為雙曲線。 此時(shí)，定點(diǎn) f 稱(chēng)為焦點(diǎn)，定直線稱(chēng)為準(zhǔn)線。橢圓

12、和雙曲線（及其退去形式） 稱(chēng)為有心二次曲線，拋物線（及其退化形式）稱(chēng)為無(wú)心二次曲線。 二次曲線在立體幾何上都是由一平面以不同角度與標(biāo)準(zhǔn)圓錐面相割而得到的 截面線，又稱(chēng)之為圓錐曲線。在工程實(shí)踐中，二次曲線的應(yīng)用非常廣泛，在此不 再贅述。 圖 1-1 橢圓圖形 表 1-1 橢圓方程參數(shù) 橢圓方程 類(lèi)別表達(dá)式 標(biāo)準(zhǔn)方程+=1 2 2 a x 2 2 b y 說(shuō)明 中心 o（0，0） ，頂點(diǎn) a、b（a，0） ， 頂點(diǎn) c、d（0，b） 焦距=2c，離心率 c=of1=of2= 22 ba = of / a = /a , (1) 22 ba 參數(shù)方程（直角坐標(biāo)） （ 叫雙曲線的離心角） sec,cos

13、/)(axoraxx tan)(byy 焦點(diǎn) f1為極點(diǎn)，f1x 為極軸 r=/（1-cos） 極坐標(biāo)方程（ 為焦弦之半） 焦點(diǎn) f2為極點(diǎn)，f2x 為極軸 r=/（1+cos） 圖 1-3 拋物線圖形 表 1-3 拋物線方程參數(shù) 拋物線方程 類(lèi)別類(lèi)別 標(biāo)準(zhǔn)方程 y2=2px 焦距 of，離心率 =of=/2（=1） 參數(shù)方程（極坐標(biāo)） 為焦弦之半f 為極點(diǎn)，fx 為極軸r=/（1- cos） 第二章第二章 用戶(hù)宏程序轉(zhuǎn)移和循環(huán)用戶(hù)宏程序轉(zhuǎn)移和循環(huán) fanuc 數(shù)控系統(tǒng)提供兩種用戶(hù)宏程序，即用戶(hù)宏程序功能 a 和用戶(hù)宏程序功 能 b。用戶(hù)宏程序功能 a 是 fanuc 數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置功能，

14、任何配置的 fanuc 數(shù)控系統(tǒng)都具備這個(gè)功能。用戶(hù)宏程序功能 b 是用戶(hù)宏程序功能 a 的升級(jí)，雖然 不是 fanuc 數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置功能，但是絕大部分的 fanuc 數(shù)控系統(tǒng)也都支持 宏程序功能 b；同時(shí)變量的轉(zhuǎn)移與循環(huán)是宏程序編程的關(guān)鍵，而變量的使用則為 循環(huán)提供的條件。 2.12.1 變量變量 2.1.1 變量表示 相對(duì)計(jì)算機(jī)而言，計(jì)算機(jī)可以直接使用變量，而數(shù)控系統(tǒng)中的宏程序不能直 接使用，變量需要使用變量符號(hào)“#”加上后面的變量號(hào)指定，如#1。 變量在數(shù)控系統(tǒng)中，分三種類(lèi)型，分別是：局部變量、公共變量和系統(tǒng)變量。 表 2-1 變量類(lèi)型 變量號(hào)變量類(lèi)型功能 #0 空變量該變量總是空

15、的，沒(méi)有值能賦給該變量 #1#33 局部變量 局部變量只能用于在宏程序中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。例如運(yùn) 算結(jié)果。 #100#199 #500#999 公共變量公共變量在不同的宏程序中意義是相同。 #1000#9999 系統(tǒng)變量 系統(tǒng)變量用于讀與寫(xiě) cnc 各種數(shù)據(jù)，例如刀具補(bǔ) 償?shù)鹊取?局部變量：在局部變量中，當(dāng)斷電時(shí)，局部變量被初始化為空，調(diào)用宏程序 時(shí)，自變量對(duì)局部變量賦值。 公共變量：斷電時(shí)變量#100-#199 初始化為空，變量#500#999 的數(shù)據(jù)保存， 即使斷電也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。 2.22.2 算術(shù)與邏輯運(yùn)算算術(shù)與邏輯運(yùn)算 2.2.1 算術(shù)運(yùn)算 在 fanuc 數(shù)控系統(tǒng)中，一般的編程都是只能使用

16、數(shù)值加工無(wú)法使用函數(shù)運(yùn)算。 宏程序中，一般都不適用數(shù)值，使用函數(shù)方程式運(yùn)算。 2.2.2 混合運(yùn)算的運(yùn)算順序 函數(shù)與函數(shù)之間的運(yùn)算，如數(shù)學(xué)中運(yùn)算一樣，有運(yùn)算優(yōu)先級(jí)，其順序與數(shù)學(xué) 中的定義一樣，優(yōu)先級(jí)順序從高到底依次如圖 1-1 所示。 函數(shù)運(yùn)算 乘法與除法運(yùn)算 加法與減法運(yùn)算 圖 2-1 計(jì)算優(yōu)先級(jí)流程圖 2.2.3 括號(hào)嵌套 在數(shù)控宏程序編程中，對(duì)于程序中出現(xiàn)多層運(yùn)算的時(shí)候，可以使用“”進(jìn) 行改變運(yùn)算的順序，最里面層的”優(yōu)先運(yùn)算。括號(hào)內(nèi)最多可以嵌套 5 個(gè)“” ， 2.2.4 運(yùn)算精度 無(wú)論是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還是數(shù)控系統(tǒng)，在計(jì)算過(guò)程中避免不了會(huì)產(chǎn)生誤差，宏程 序運(yùn)算過(guò)程中也不例外，而數(shù)控機(jī)床加工的

17、零件，精度要求均是比較高，因此在 使用用戶(hù)宏程序也必須考慮。在 fanuc 數(shù)控系統(tǒng)中，用戶(hù)宏程序處理數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)， 誤差所使用的格式是浮點(diǎn)格式：,并且每次進(jìn)行用戶(hù)宏程序運(yùn)算中，都產(chǎn)生 2e m 一次誤差，重復(fù)計(jì)算的過(guò)程中，誤差會(huì)積累相加。 由此可見(jiàn)，運(yùn)用用戶(hù)宏程序運(yùn)算誤差非常小，精確度非常高，對(duì)于一般的加 工，都能都達(dá)到圖紙所需要的精度。 2.32.3 轉(zhuǎn)移與循環(huán)轉(zhuǎn)移與循環(huán) 在計(jì)算機(jī) c 語(yǔ)言中，可以使用 if 語(yǔ)句和 while 語(yǔ)句改變程序的運(yùn)行方向。 宏程序中，使用 goto 語(yǔ)句和 if 語(yǔ)句改變程序的流向，fanuc 數(shù)控系統(tǒng)提供了三 種轉(zhuǎn)移與循環(huán)。 表 2-6 轉(zhuǎn)移與循環(huán)表 got

18、o 語(yǔ)句無(wú)條件轉(zhuǎn)移 if 語(yǔ)句條件轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移與循環(huán) while 當(dāng)時(shí)循環(huán) 表 2-7 運(yùn)算符 運(yùn)算符含義運(yùn)算符含義 eq 等于（=） ge 大于或等于 （） ne 不等于（） lt 小于（） gt 大于（） le 小于或等于 （） 2.3.1 無(wú)條件轉(zhuǎn)移及條件轉(zhuǎn)移 （1）無(wú)條件轉(zhuǎn)移：goto n ； （2）條件轉(zhuǎn)移：if條件表達(dá)式 goto n； n 順序號(hào)為 19999 的數(shù)值 當(dāng)運(yùn)用無(wú)條件轉(zhuǎn)移時(shí)，只要執(zhí)行到該含 goto 的程序段后，程序就會(huì)調(diào)用到 n 程序段，執(zhí)行相關(guān)的程序（一般很少使用到無(wú)條件轉(zhuǎn)移） 。采用條件轉(zhuǎn)移，則需 要條件表達(dá)式進(jìn)行比較，條件表達(dá)式包含有兩個(gè)變量以及用于比較的運(yùn)算符

19、，當(dāng) 條件滿(mǎn)足時(shí)，即可跳到 goto 所指定的程序段執(zhí)行程序。 if#1gt#5 goto 15; n15g00z50； 程序 條 件 滿(mǎn) 足 條 件 不 滿(mǎn) 足 圖 2-2 條件轉(zhuǎn)移流程圖 2.3.2 循環(huán) 在宏程序中，為了得到程序的簡(jiǎn)潔、精悍的效果，因此有些程序需要循環(huán)使 用，這就使需要使用循環(huán)語(yǔ)句進(jìn)行循環(huán)，在宏程序中，除了使用轉(zhuǎn)移格式可以達(dá) 到循環(huán)的效果以外，數(shù)控系統(tǒng)還提供 whlie 語(yǔ)句執(zhí)行循環(huán)。 第三章第三章 宏程序功能宏程序功能 3.13.1 用戶(hù)宏程序用戶(hù)宏程序 a a 用戶(hù)宏程序 a 也稱(chēng)為 a 類(lèi)宏，其格式為：g65hmp#iq#jr#k，其中 m 為 1 99，宏程序功能

20、；#i 為存儲(chǔ)運(yùn)算結(jié)果的變量號(hào)；#j 為進(jìn)行運(yùn)算的變量 1，也可以 是常數(shù)；#k 為進(jìn)行運(yùn)算的變量 2，也可以是常數(shù)； 而實(shí)際上 a 類(lèi)宏程序的功能非常古板，無(wú)法進(jìn)行直接使用運(yùn)算符運(yùn)算， a 類(lèi) 宏程序使用是非常繁瑣且不直觀，因此 a 類(lèi)宏程序就不做過(guò)多介紹，主要闡釋用 戶(hù)宏程序 b。 3.23.2 用戶(hù)宏指令用戶(hù)宏指令 b b 用戶(hù)宏程序 b 也稱(chēng)為 b 類(lèi)宏程序。其調(diào)用指令形式如圖 2-1 所示： 非模態(tài)調(diào)用（g65） 模態(tài)調(diào)用（g66/g67） 用 g 代碼調(diào)用宏程序 用 m 代碼調(diào)用宏程序 用 t 代碼調(diào)用宏程序 調(diào)用用戶(hù)宏指 令 b 直接作為主程序 圖 3-1 用戶(hù)宏程序 b 調(diào)用圖

21、 (1)宏程序可以直接在主程序中使用,如第五章模型加工的程序一樣。 (2)g65 進(jìn)行自變量賦值，即指定自變量(數(shù)據(jù)傳送到宏程序)。 (3)g65無(wú)條件地調(diào)用宏程序。 (4)運(yùn)行單段程序時(shí)，g65則不行(即不停機(jī))。 3.2.1 宏程序 b 直接使用 宏程序 b 直接在主程序中出現(xiàn)時(shí)，只需要在程序號(hào)與刀具之間添加相應(yīng)的自 變量參數(shù)，其與一般的主程序一樣，例如簡(jiǎn)單的正四邊形平面銑削加工： 表 3-2 o0001 程序表 o0001 程序名 #1=a 長(zhǎng) #2=b 寬 #3=c 刀具直徑 #4=-#2/2 #5=0.8*#3 每步進(jìn)次加工量 s1000m30f200； g54g90g00x0y0z

22、20; x#6y#5; while#4lt#2/2+0.3*#3 do1; 如刀具還加工到邊緣，循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行 g01x-#6; #4=#4+#5; y#5 x#6; #4=#4+#5; y#4; end1; 循環(huán) 1 結(jié)束 m30 程序結(jié)束，程序返回程序開(kāi)頭 3.33.3 宏程序語(yǔ)句的處理宏程序語(yǔ)句的處理 數(shù)控機(jī)床加工的零件，精度相對(duì)而言比一般機(jī)床要高，因此，為了加工零件 表面的平滑，數(shù)控系統(tǒng)（cnc）會(huì)緩沖預(yù)讀下一個(gè)要執(zhí)行的程序段（語(yǔ)句），而 在刀具半徑補(bǔ)償（g41、g42）中，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)提前預(yù)讀23個(gè)程序段（語(yǔ)句）。 宏程序由于是采用的算術(shù)表達(dá)式以及條件轉(zhuǎn)移，當(dāng)程序段被讀到緩沖存儲(chǔ)器后馬

23、上就被處理(執(zhí)行)。因此，宏程序的響應(yīng)速度比普通的編程或自動(dòng)編程快，效率 更高。 第四章第四章 宏程序在數(shù)控車(chē)床的應(yīng)用宏程序在數(shù)控車(chē)床的應(yīng)用 本章提出數(shù)控車(chē)床中橢圓、雙曲線、拋物線的走刀程序，是對(duì)數(shù)控機(jī)床在宏 程序平臺(tái)上進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)，即只要調(diào)用相應(yīng)程序，就可以如 g01、g02/g03 指 令一樣執(zhí)行走刀，彌補(bǔ)數(shù)控系統(tǒng)中的非圓曲線加工指令的空白。 4.14.1 數(shù)控車(chē)床非圓二次曲線的走刀宏程序數(shù)控車(chē)床非圓二次曲線的走刀宏程序 4.1.1 橢圓走刀軌跡的宏程序編程指令 o8001 o8001； n001 #1=2*#3sqtr1-#2*#2/#4*#4; g01x#1z#2; #2-#5; i

24、f#2ge#6goto 10; m99; 4.1.2 雙曲線走刀軌跡的宏程序編程指令 o8002 o8002； n001 #1=2*#3sqtr1+#2*#2/#4*#4; g01x#1z#2; #2-#5; if#2ge#6goto 10; m99; 4.1.3 拋物線走刀軌跡的宏程序編程指令 o8003 o8003; n001 #1=sqtr2*#3*#2； g01x#1z#2; #2-#5; if#2ge#6goto 10; m99 變量說(shuō)明：橢圓與雙曲線：#1 為 x 軸變量，#2 為 z 軸的自變量，#3 為長(zhǎng)半 軸尺寸，#4 為短半軸尺寸,#5 為 z 軸自變量每次步進(jìn)的量，#6

25、為加工的終點(diǎn)的 z 軸坐標(biāo)值；拋物線：#1 為 x 軸變量，#2 為 z 軸的自變量，#3 為 p 的數(shù)值，#4 為 z 軸自變量每次步進(jìn)的量，#5 為加工的終點(diǎn)的 z 軸坐標(biāo)值。 以上三個(gè)宏程序只需要保存于數(shù)控系統(tǒng)中，其程序號(hào)在車(chē)床上如同 g01，g02/g03 插補(bǔ)指令一樣，就可以實(shí)現(xiàn)橢圓、雙曲線、拋物線這三種非圓曲線 的走刀。 4.24.2 小結(jié)小結(jié) 從上述運(yùn)用宏程序走刀指令和模型加工可以得到，宏程序具有通用性、易于 修改參數(shù)以及程序可循環(huán)性的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，因此使用宏程序加工零件可以實(shí)現(xiàn)提高 加工效率的效果。 第五章第五章 fanucfanuc 車(chē)床宏程序的典型零件加工實(shí)例車(chē)床宏程序的典型零

26、件加工實(shí)例一一 5.15.1 加工方案選擇及確定加工方案選擇及確定 圖 5-1 橢圓手柄零件 圖 5-1 所示的工件為一個(gè)常用的帶橢圓的手柄零件，其橢圓與直線相切，左 端為 m20 的單頭普通三角螺紋。外形表面粗糙度要求為，要求比較高，倒角尺 寸要求為 r2，總長(zhǎng)尺寸誤差為 0.1mm。 宏程序編程加工 對(duì)于非圓、有規(guī)律曲線加工有非常好的優(yōu)勢(shì)，程序可以重復(fù)循環(huán)使用程序短 小精悍，可以實(shí)現(xiàn)程序小模塊化，方便編程與使用，可以使用高速加工（2000 3000m/s） ，其加工速率高，加工得到的表面質(zhì)量很高，基本都能夠達(dá)到粗糙度。 5.25.2 橢圓手柄工藝分析橢圓手柄工藝分析 （1）橢圓手柄采用 f

27、anuc 數(shù)控系統(tǒng)車(chē)床。 （2）材料為 45 鋼，毛坯尺寸為 40115mm 的圓形棒料。 （3）宏程序加工手柄加工工藝分析：工件的右端面為橢圓，不易于車(chē)床上 一般的三角卡盤(pán)裝夾，因而，先加工左端的外輪廓，后加工右端的橢圓。 尤其注意的是：加工左端時(shí)，由于有螺紋，如果先加工，而后加工右端的時(shí)， 裝夾左端會(huì)損壞螺紋，并且螺紋 m20 x 1,比較小，可以直接使用板牙加工就可以， （如果需要加工比較大的螺紋，可以在加工完右端的時(shí)候，使用銅皮包著，使用 三角卡盤(pán)裝夾。 ） （4）刀具選擇：由于有斜面，為了使刀具與工件的斜面在走刀加工的過(guò)程 中，不產(chǎn)生干涉或是過(guò)切，因此需要計(jì)算斜面的斜度，為刀具角度的

28、選擇提供可 靠依據(jù)。 z 軸方向上單邊尺寸差：（36-26）/2=5mm； x 軸方向上尺寸差 ：70-46=24mm ； 單邊斜度為：arctan 5/24 = 11.768； 刀偏角：9011.768=78.232。 圖 5-2 斜面斜度 為了防止在加工過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)切，在加工右端的時(shí)候刀具的角度必須小于 78.232， 因此在 3 號(hào)與 4 號(hào)刀架上安裝偏角為 75外圓菱形合金刀。 （5）車(chē)削用量：考慮車(chē)削時(shí)參考車(chē)削用量表以及經(jīng)驗(yàn)值，使用的車(chē)削用量： 粗加工使用：主軸轉(zhuǎn)速 1000r/min，進(jìn)給量 f=100mm/min， 精加工使用：主軸轉(zhuǎn)速 2000r/min，進(jìn)給量 f=50mm/

29、min， 留給精車(chē)的余量為 0.10.5mm，考慮精車(chē)刀具有 r0.2 的圓弧倒角，為了避 免車(chē)削 20mm 到 26mm 之間的階梯時(shí)出現(xiàn)過(guò)切或未切并且參考車(chē)削用量表、經(jīng) 驗(yàn)值以及刀具刀尖圓弧半徑大小，x 軸向、z 軸向均取 0.2mm 的精車(chē)余量；同時(shí) 由于右端面（即帶橢圓弧端）采用 g73 循環(huán)指令，并且粗車(chē)分 5 次車(chē)削，因此 u 值的確定： u 值設(shè)定= 實(shí)際尺寸-第一刀切入量-精車(chē)余量 實(shí)際尺寸=（最大回轉(zhuǎn)直徑-最小回轉(zhuǎn)直徑）/2=（36-26）/2=5mm； 第一刀切入量=實(shí)際尺寸/分割刀數(shù)=5/5=1mm 精車(chē)余量為 0.2mm； 因此：u 值的確定5-1-0.2=3.8mm;

30、 （6）加工工藝步驟，如表 5-1 所示： 夾右端 45 個(gè)齒，約 60mm，粗車(chē)左端端面和外圓，留出 0.2mm 的精加工 余量。 換刀精加工左端外圓，尺寸到達(dá) 19.90mm（螺紋大經(jīng)） 、 22mm、r2、c2、20mm、5mm 到圖紙要求 掉頭、用薄銅皮包左端，裝夾左端，找正裝夾。 粗加工右端面、外圓、留出 0.2mm 的精車(chē)余量。 換刀精車(chē)右端，達(dá)到圖紙尺寸和形位公差要求（精車(chē)時(shí)，在刀具上加油石， 可以去毛刺） 。 使用游標(biāo)卡尺（gb/t 213892008） 、千分尺（gb/t 12162004）檢查工 件的各個(gè)尺寸,以保證達(dá)到加工的要求。 （7）根據(jù)上述橢圓手柄零件加工工藝，編出

31、刀具卡、工藝卡。 表 5-1 刀具使用卡 刀具 號(hào) 刀具型號(hào)及 規(guī)格 數(shù)量加工內(nèi)容 刀尖半 徑/mm 主軸轉(zhuǎn)速 （r/min ） 進(jìn)給轉(zhuǎn)速 （mm/min ） t01 90外圓偏 刀 1 粗車(chē)端面、 外圓 0.51000100 t02 93外圓偏 刀 1 精車(chē)左端 0.2200050 t03 75外圓偏 刀 1 粗車(chē)右端、 橢圓弧、 斜面、外 圓 0.51000100 t04 75外圓偏 刀 1 粗車(chē)右端、 橢圓弧、 斜面、外 圓端 0.2200050 表 5-2 數(shù)控加工工藝卡 產(chǎn)品名稱(chēng) 產(chǎn)品代 號(hào) 零件名稱(chēng)零件圖號(hào)材料 數(shù)控加工工藝卡 帶橢圓手 柄 帶橢圓手 柄 a4 #45 鋼材 工序號(hào)

32、程序號(hào)夾具名稱(chēng) 夾具代 號(hào) 設(shè)備名稱(chēng)數(shù)控系統(tǒng) 三爪卡盤(pán)數(shù)控車(chē)床 gsk980td 刀具切削用量 工步號(hào)工步內(nèi)容 編號(hào)規(guī)格 尺寸參數(shù) 主軸轉(zhuǎn) 速 （r/min 進(jìn)給速度 （mm/min ） ） 1 粗車(chē)左端 面、外圓、 圓弧 t01 90外 圓偏刀 20.20 、26.2 0、r1.8 、c1.8 800100 2 精車(chē)左端 面、外圓、 圓弧 t02 93外 圓偏刀 19.90 、26.0 0、r2.0 、c2, l1=20 l2=5 120050 3 粗車(chē)右端 面、橢圓、 斜面、r 連接面、 外圓 t03 75外 圓偏刀 800100 4 精車(chē)右端 面、橢圓、 斜面、r 連接面、 外圓 t04

33、 75外 圓偏刀 26.0、 r20 120050 5 板牙加工 螺紋 16mm 的板牙 16mm 手動(dòng)勻速加工 5.35.3 橢圓手柄宏程序編程加工橢圓手柄宏程序編程加工 開(kāi)始 設(shè)定起始參數(shù) 對(duì) z 軸自變量 賦初始值 機(jī)床按橢圓曲線 加工 z 值+0.1 z 當(dāng) 前值 z 終點(diǎn) 值 循環(huán)結(jié)束，退 出循環(huán) y n 圖 5-3 宏程序循環(huán)流程圖 （1）數(shù)控宏程序加工編程程序： 表 5-3 工件左端加工程序 加工程序程序說(shuō)明程序 號(hào) o0028 程序名 n001g54g90g40g100z100; 程序初始化、并用 g54 建立工件坐標(biāo)系 n002m03s800t0101 主軸正轉(zhuǎn) 1000r/

34、min、使用 1 號(hào)刀具、并 建立刀補(bǔ) n003m08 切削液開(kāi)啟 n004g00x50z2 刀具快速定位到 x50z2 的位置 n005g71u1r0.5 g71 固定循環(huán)，粗車(chē)每次單邊車(chē)削 1mm， 退刀 0.5mm。 n006g71p70q150u0.2w0.2f100 n70n150 為輪廓加工，x 軸精加工余量 為 0.2mm、z 軸為 0.2mm。 n007g01z0; 工進(jìn)起點(diǎn) n008x0; 車(chē)削端面 n009x15.8; 退刀 n010 x19.8z-2；加工 c2 n011z-20; 加工 20mm 的外圓 n012x22; 加工階梯 n013g41g03x26w-2r2;

35、 添加左刀補(bǔ)、加工 r2 n014g01x28m09; 退刀、車(chē)削液關(guān)閉 n015 g40g00x50; x100z100; 退刀到 x100z100，為精加工換刀前準(zhǔn)備 n016t0202m03s1200f50; 換刀，主軸正轉(zhuǎn) 2000r/min，進(jìn)給率為 50mm/min n017g70p70qn150 精加工 n70n150 的輪廓 n018m05; 主軸停轉(zhuǎn) n019m30; 加工結(jié)束、程序返回程序頭 表 5-4 宏程序賦值說(shuō)明表 變量賦值說(shuō)明 #1 橢圓長(zhǎng)軸 #2 橢圓短軸 #3 z 軸自變量 #4 x 軸的隨變量 #5 步距 #6 z 軸加工橢圓加工的終點(diǎn) 表 5-5 右端加工程

36、序 加工程序程序說(shuō)明 程序號(hào) o0128 程序名 n001g54g90g40g00x100z100; 程序初始化、并用 g54 建立工件坐 標(biāo)系 n002m03s800f100; 主軸正轉(zhuǎn) 1000r/min，進(jìn)給率為 100mm/mim n003t0303; 調(diào)用 3 號(hào)刀具，并盡量刀補(bǔ) n004m08; 車(chē)削液開(kāi)啟 n005g00x50z2 工進(jìn)輪廓起始點(diǎn) n006g73u3.8w1r5 g73 固定循環(huán)，粗車(chē)每次單邊車(chē)削 1mm，車(chē)削 5 次 n007g73p80q170u0.2w0.2f100; n70n150 為輪廓加工，x 軸精加 工余量為 0.2mm、z 軸為 0.2mm。 n0

37、08g41g01z0; 端面加工 n009x0; 刀具到達(dá)工進(jìn)坐標(biāo)系原點(diǎn) n010 g65p8001a18.0b0.0c35d- 46k0.1 調(diào)用宏程序 o8001 加工橢圓弧面、 橢圓長(zhǎng)半軸為：c=35mm、x 軸起始 坐標(biāo)為 b=0、短半軸 a=18mm、x 軸 終點(diǎn)坐標(biāo)為 d=-46mm、步距為 k=0.1mm n011g01x26.96z-68.33; 加工斜面 n012g02x26w-3.36r20; 加工 r20 的圓弧 n013g01z-90; 加工 26mm 的外圓 n014x42; 退刀 n015m09; 車(chē)削液關(guān)閉 n016g40g00x100z100; 取消刀補(bǔ)，退刀刀

38、 x100z100 處， 為精加工換刀做準(zhǔn)備 n017t0404; 調(diào)用 4 號(hào)刀具，使用 4 號(hào)刀補(bǔ) n018m03s1200f50; 主軸正轉(zhuǎn)，2000r/mim n019g70pq170; 精加工輪廓 n70-n170 n020m05; 主軸停轉(zhuǎn) n021m30; 加工完畢，程序返回程序頭。 表 5-6 o8001 橢圓宏程序 加工程序程序說(shuō)明 程序號(hào) o8001 程序名 n001 n10#4=2*#1sqrt1- #2*#2/#3*#3; 以#2 為變量的參數(shù) n002g01x#4z#2; 加工橢圓 n003#2-#5; 步進(jìn)加工 n004if#2ge#6goto 10; 循環(huán)條件 n

39、005m99 返回主程序 由于加工過(guò)程中參數(shù)的改變，因而每段中所獲得的表面粗糙度有所不同，在 第三段加工中，其光滑度達(dá)到了鏡面車(chē)，粗糙度達(dá)到（參數(shù)參考各級(jí)表面粗糙 度的表面特征及應(yīng)用舉例） ，比圖紙中所需的要求高一個(gè)等級(jí)。 結(jié)論 本文通過(guò) fanuc 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言總結(jié)宏程序的理論基礎(chǔ)及編程形 式闡述了幾種編程方式，以及提出了一種可以直接采用于主程序的宏程序也可以 使用 g65/g66 調(diào)用編程形式，宏程序更加靈活。 在數(shù)控系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)中，使用宏程序編程編出了橢圓、雙曲線、拋物線三種 非圓曲線的程序指令，使用程序代替走刀指令，突破了數(shù)控系統(tǒng)中僅有的 g01 直 線插補(bǔ)、g02/g03 圓弧插補(bǔ)走刀指令，彌補(bǔ)了數(shù)控系統(tǒng)中沒(méi)有非圓曲線加工指令 的空白，實(shí)現(xiàn)宏程序可以直接采用有程序組成的指令進(jìn)行走刀加工，其在橢圓手 柄的加工中得以驗(yàn)證。 在數(shù)控銑床（加工中心）中，提出了一種可以將宏程序直接使用于宏程序 中，同時(shí)也可以使用于 g65/g66 指令調(diào)用中，這讓宏程序在實(shí)際加工中更加靈活、 方便；同時(shí)編輯出數(shù)控銑床中（加工中心）的常用工序的模型宏程序，實(shí)現(xiàn)了程 序的循環(huán)使用，為實(shí)際加工節(jié)約時(shí)間、降低成本，提高生產(chǎn)