數(shù)控車橢圓宏程序的編制

1、數(shù)控車橢圓宏程序的編制摘 要：數(shù)控加工非圓曲線構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體時，常規(guī)的插補指令已無能為力，除了使用相關(guān)軟件自動編程外，還可采用宏程序來編制程序，加工零件。本文以FANUCOiTC系統(tǒng)為例，介紹了宏程序的基本知識，并用簡單易懂的方式詳細(xì)闡述了數(shù)控車橢圓時的宏程序編制方法。關(guān)鍵詞：數(shù)控車 橢圓 宏程序數(shù)控車床加工對象是回轉(zhuǎn)面，對于規(guī)則曲線所組成的圓柱面、圓錐面、圓弧面、球面等的加工，只要使用普通程序利用直線插補或圓弧插補指令即可完成。但對于非圓曲線（橢圓、拋物線、雙曲線）構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體時，手工常規(guī)編程通常就無能為力，當(dāng)采用軟件自動編程又受設(shè)備和條件的限制時，則可以通過編制宏程序來實現(xiàn)產(chǎn)品的加工。宏程序

2、采用小段直線或者小段圓弧逼近的方法，只要擬合步距足夠小，就能加工出標(biāo)準(zhǔn)的非圓曲線。用戶宏程序就是在程序本體中，能使用變量，可以給變量賦值，變量間可以運算，語句間可以跳轉(zhuǎn)的程序。編制宏程序的加工原理是將數(shù)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，轉(zhuǎn)化為編程用方程，利用數(shù)控系統(tǒng)的宏程序功能，采用直線逼近法，在Z向或X向以一個適合的步距進(jìn)行分段，并把Z或X作為自變量，X作為Z或Z作為X的函數(shù)來進(jìn)行處理，算出曲線上的坐標(biāo)點值，然后驅(qū)動刀具沿著這些計算點一步步移動就能擬合加工出非圓曲線輪廓。下面以FANUCOiTC系統(tǒng)加工橢圓為例對宏程序的編制進(jìn)行介紹。 一、宏程序參數(shù)簡介宏程序可以讓用戶利用數(shù)控系統(tǒng)提供的變量、數(shù)學(xué)運算、邏

3、輯判斷和程序循環(huán)等功能，來實現(xiàn)一些特殊的用法，從而使得編制同樣的加工程序更加簡便。1.變量使用用戶宏程序時，數(shù)值可以直接指定或用變量指定。當(dāng)用變量時，變量值可用程序或用MDI面板上的操作改變。 如：#1=#2+1或G01 X#1 F0.2。(1)變量的表示及類型。變量用變量符號“#” 和后面的變量號指定。例如：#1、#2等。表達(dá)式可以用于指定變量號。(2)變量的運算 1)變量常用算術(shù)、邏輯運算和運算符。運算符右邊的表達(dá)式可包含常量，或由函數(shù)或運算符組成的變量。表達(dá)式中的變量“#j”和“#k”可以用常數(shù)賦值。左邊的變量也可以用表達(dá)式賦值。 2)運算符的優(yōu)先級。按照優(yōu)先級的先后順序依次是：函數(shù)乘和

4、除運算 (* 、/、AND、MOD)加和減運算(+、-、OR、XOR)。3)括號嵌套。括號用于改變運算優(yōu)先級。括號最多可以嵌套使用5級，包括函數(shù)內(nèi)部使用的括號。2.功能語句循環(huán)(WHILE)語句在WHILE后指定一條件表達(dá)式，當(dāng)條件滿足時，執(zhí)行DO到END之間的程序(然后返回到WHILE重新判斷條件)，不滿足則執(zhí)行END后的下一程序段。格式為：WHILE條件式DOm;(m=1，2，3循環(huán)執(zhí)行范圍的識別號，)END m;其中m只能是1、2 和3，否則系統(tǒng)報警。DOEND循環(huán)能夠按需要使用多次，即循環(huán)嵌套。二、實例分析橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程有兩種，一種是極坐標(biāo)方程，一種是直角坐標(biāo)方程。在編制宏程序前應(yīng)根據(jù)給

5、定零件圖中的標(biāo)注來選擇方程（具體見實例）。先確定橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程，然后轉(zhuǎn)化為編程用方程，把標(biāo)準(zhǔn)方程中的X用Z代替，而Y在編程方程中就變成了X（因為普通數(shù)控車床坐標(biāo)系中不用Y坐標(biāo)）。如圖1所示零件，該零件編程時以橢圓右端中心A 點作為編程原點，由于加工的橢圓極角 為90，所以可以將橢圓極角設(shè)為自變量，當(dāng)橢圓極角從A點(0)逐漸增加到B點(90)時， 根據(jù)橢圓極坐標(biāo)參數(shù)方程求得橢圓AB段上每個點所對應(yīng)的短軸值和長軸值，然后再算出橢圓AB段上每個點在工件坐標(biāo)系中所對應(yīng)的X值和Z值，從而加工出橢圓。編程中采用循環(huán)(WHILE)語句。.確定極坐標(biāo)方程 式中：a為x向橢圓半軸長 b為z向橢圓半軸長 為橢圓上

6、某點的圓心角，零角度在z軸正向 2根據(jù)坐標(biāo)方程確定自變量及編程方程 設(shè)#1為角度自變量，#2、#3分別為X方向和Z方向的應(yīng)變量可得以下方程 #2=42*SIN#1 #3=30*COS#1 3程序編制G97 G99 T0101 M03 S1000G00 X55 Z5 (循環(huán)起刀點)G73U25R12(加工余量與走刀次數(shù)粗加工每刀2mm)G73P1Q2U0.5W0F0.15(循環(huán)的程序號與加工余量及進(jìn)給量)N1G1X0F0.1（循環(huán)的起始程序號）Z0#1=0 （將橢圓極角設(shè)為自變量，賦初值為0）WHILE#1LE90DO1(判斷句，當(dāng)#190順序執(zhí)行，否則跳至END1下面語句) #2=42*SIN

7、#1 （參數(shù)方程中橢圓X方向短軸值（直徑） #3=30*COS#1 參數(shù)方程中橢圓長軸值 #4=#3-30（橢圓圓心與編程原點O在Z方向的偏移值) G01 X#2 Z#4 F0.1 （加工橢圓） #1=#1+1 （自變量橢圓極角每次 增量為1）END1G1Z-35（走B點向右一小段）N2X55（循環(huán)結(jié)束） G00 X100 Z100（退刀至安全位置） M05 M30圖2所示零件，該零件編程時以其右端中心O點作為編程原點，此例如用橢圓極坐標(biāo)方程，則要分別計算出A和B點處的橢圓極角，很麻煩。從零件圖給出的尺寸可知A 點對應(yīng)的橢圓長軸值為7mm，B 點對應(yīng)的橢圓長值為11.93 mm（18.93-7

8、=11.93)，因此我們可以將橢圓長軸設(shè)為自變量，數(shù)值由A 點的7mm逐漸減少到B 點的-11.93mm，然后根據(jù)橢圓直角坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方程，求得所對應(yīng)的短軸變化值，最后再算出橢圓AB 段每個點在工件坐標(biāo)系中對應(yīng)的X 值和Z值，從而加工出該零件的橢圓部分。 編程中采用循環(huán)(WHILE)語句。1確定直角坐標(biāo)方程 式中：a為x向橢圓半軸長 b為z向橢圓半軸長 2根據(jù)坐標(biāo)方程確定自變量及編程方程 設(shè)#1為z方向自變量，#2為X方向的應(yīng)變量，可得以下方程 #2=12/16*SQRT16*16-#1*#1 3程序編制G97 G99T0101M03 S1000G00 X55 Z10 (循環(huán)起刀點)G73U7R4

9、(加工余量與走刀次數(shù)粗加工每刀2mm)G73P1Q2U0.5W0F0.15(循環(huán)的程序號與加工余量及進(jìn)給量)N1G1X40F0.1（循環(huán)的起始程序號）Z5#1=7 （將橢圓長軸設(shè)為自變量，賦初值為7）WHILE#1GE-11.93DO1 (判斷句，當(dāng)#1-11.93順序執(zhí)行，否則跳至END1下面語句)#2=2*12/16*SQRT16*16-#1*#1 （參數(shù)方程中橢圓X方向短軸值（直徑）#3=#2+10*2 （橢圓圓心與編程原點O在X方向的偏移值）#4=#1-7（橢圓圓心與編程原點O在Z方向的偏移值)G01 X#3 Z#4 F0.1 （加工橢圓）#1=#1-0.1 （自變量橢圓長軸每次增量為-0.1mm）END1G1Z-25.89（走B點向右一小段）N2X55（循環(huán)結(jié)束）G00 X100 Z100（退刀至安全位置）M05M30三、小結(jié)兩個實例在編程中都使用了宏程序，但是選擇了不同的標(biāo)準(zhǔn)方程轉(zhuǎn)化的編程方程，選取了不同的參數(shù)作為自變量，例1中使用的是極坐標(biāo)方程，以橢圓極角做為自變量，例2 選擇直角坐標(biāo)方程，以橢圓長軸做為自變量，當(dāng)然也可以短軸作為自變量。這主要由橢圓在工件坐標(biāo)系中的位