《數(shù)控銑床加工中心加工工藝與編程（第二版）》 課件 模塊5、6 坐標(biāo)變換編程、宏程序編程

模塊五坐標(biāo)變換編程任務(wù)一極坐標(biāo)編程任務(wù)二坐標(biāo)鏡像編程坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程任務(wù)三264任務(wù)一極坐標(biāo)編程265知識(shí)點(diǎn)◎極坐標(biāo)編程的指令格式?！驑O坐標(biāo)編程的方法及應(yīng)用。技能點(diǎn)◎采用極坐標(biāo)指令編寫加工程序。266一、任務(wù)描述試編寫如圖所示模具型芯件的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為φ90mm×20mm。267模具型芯件二、任務(wù)分析加工本任務(wù)工件時(shí)，如采用直角坐標(biāo)進(jìn)行編程，則計(jì)算復(fù)雜且容易出錯(cuò)，而采用極坐標(biāo)進(jìn)行編程則其基點(diǎn)計(jì)算要方便得多。268三、知識(shí)鏈接1．極坐標(biāo)編程（1）極坐標(biāo)指令G16為極坐標(biāo)系生效指令。G15為極坐標(biāo)系取消指令。269（2）指令說明當(dāng)使用極坐標(biāo)指令后，坐標(biāo)值以極坐標(biāo)方式指定，即以極坐標(biāo)半徑和極坐標(biāo)角度來確定點(diǎn)的位置。1）極坐標(biāo)半徑。當(dāng)使用G17、G18、G19指令選擇好加工平面后，用所選平面的第一坐標(biāo)地址來指定極坐標(biāo)半徑，該值用正值表示。2）極坐標(biāo)角度。用所選平面的第二坐標(biāo)地址來指定極坐標(biāo)角度，極坐標(biāo)的零度方向?yàn)榈谝蛔鴺?biāo)軸的正方向，逆時(shí)針方向?yàn)榻嵌确较虻恼颉?70（3）極坐標(biāo)系原點(diǎn)1）以工件坐標(biāo)系原點(diǎn)作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)。當(dāng)以工件坐標(biāo)系原點(diǎn)作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)時(shí)，用絕對(duì)值編程方式來指定，如程序段“G90G17G16；”。極坐標(biāo)半徑是指程序段終點(diǎn)坐標(biāo)到工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離，極坐標(biāo)角度是指程序段終點(diǎn)坐標(biāo)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的連線與X軸的夾角，如圖所示。271以工件坐標(biāo)系原點(diǎn)作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)2）以刀具當(dāng)前點(diǎn)作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)。當(dāng)以刀具當(dāng)前點(diǎn)作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)時(shí)，用增量編程方式來指定，如程序段“G91G17G16；”。極坐標(biāo)半徑是指程序段終點(diǎn)坐標(biāo)到刀具當(dāng)前點(diǎn)的距離，極坐標(biāo)角度是指前一坐標(biāo)系原點(diǎn)與當(dāng)前極坐標(biāo)系原點(diǎn)的連線與當(dāng)前軌跡的夾角。2722.極坐標(biāo)的應(yīng)用采用極坐標(biāo)編程，可以大大減少編程時(shí)的計(jì)算工作量，因此，在數(shù)控銑床/加工中心的編程中應(yīng)用廣泛。通常情況下，圖樣尺寸以半徑與角度形式標(biāo)注的零件外形銑削以及圓周分布的孔類零件鉆孔，采用極坐標(biāo)編程較為合適。273用極坐標(biāo)編程加工正多邊形外形用極坐標(biāo)編程加工孔任務(wù)二坐標(biāo)鏡像編程274知識(shí)點(diǎn)◎可編程鏡像指令的指令格式及其編程方法。◎坐標(biāo)鏡像編程的注意事項(xiàng)。技能點(diǎn)◎采用可編程鏡像指令編寫加工程序。275一、任務(wù)描述試編寫如圖所示模具型腔件的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為130mm×90mm×8mm，兩個(gè)孔已加工完成。276模具型腔件二、任務(wù)分析本任務(wù)工件的四個(gè)內(nèi)輪廓是沿中心線對(duì)稱分布的。對(duì)于這種類型的工件，在數(shù)控加工過程中，如采用坐標(biāo)鏡像編程，則程序簡(jiǎn)單明了。277三、知識(shí)鏈接1．可編程鏡像指令指令格式如下：（1）格式一G17G51.1X

Y

；G50.1；X

Y

用于指定對(duì)稱軸或?qū)ΨQ點(diǎn)。當(dāng)G51.1指令后僅有一個(gè)坐標(biāo)字時(shí)，該鏡像加工以某一坐標(biāo)軸為鏡像軸。G50.1表示取消鏡像加工。278（2）格式二G17G51X

Y

I

J

；G50；使用這種格式時(shí)，指令中的I、J值一定是負(fù)值，如果其值為正值，則該指令變成了縮放指令。另外，如果I、J值雖是負(fù)值但不等于-1，則執(zhí)行該指令時(shí)，既進(jìn)行鏡像又進(jìn)行縮放。2792．坐標(biāo)鏡像編程實(shí)例用φ10mm立銑刀加工如圖所示外輪廓，毛坯材料為45鋼，試編寫其加工程序。280坐標(biāo)鏡像編程實(shí)例3．坐標(biāo)鏡像編程的說明（1）在指定平面內(nèi)執(zhí)行可編程鏡像指令時(shí)，如果程序中有圓弧插補(bǔ)指令，則圓弧的旋轉(zhuǎn)方向相反，即G02變成G03，相應(yīng)地G03變成G02。（2）在指定平面內(nèi)執(zhí)行可編程鏡像指令時(shí)，如果程序中有刀具半徑補(bǔ)償指令，則刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠梅较蛳喾矗碐41變成G42，相應(yīng)地G42變成G41。（3）在可編程鏡像指令中，返回參考點(diǎn)指令（G27、G28、G29、G30）和改變坐標(biāo)系指令（G54～G59、G92）不能指定。如果要指定其中的某一個(gè)，則必須在取消可編程鏡像指令后指定。（4）在使用鏡像加工功能時(shí)，由于數(shù)控銑床的Z軸一般安裝有刀具，因此Z軸一般都不進(jìn)行鏡像加工。281任務(wù)三坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程282知識(shí)點(diǎn)◎坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令的格式及編程方法?！蜃鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)編程的注意事項(xiàng)。技能點(diǎn)◎采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令編寫加工程序。283一、任務(wù)描述試編寫如圖所示離合器零件凸臺(tái)輪廓的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為φ100mm×42mm。284離合器零件二、任務(wù)分析加工本任務(wù)工件時(shí)，對(duì)于單個(gè)凸臺(tái)的加工，可采用極坐標(biāo)指令進(jìn)行子程序編程；而對(duì)于多個(gè)相同的輪廓，則可采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行編程。285三、知識(shí)鏈接1．坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程簡(jiǎn)介對(duì)于某些圍繞中心旋轉(zhuǎn)得到的特殊的輪廓加工，如果根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的實(shí)際加工軌跡進(jìn)行編程，就可能使坐標(biāo)計(jì)算的工作量增加，而通過坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能，可以減少編程的工作量。（1）指令格式G17G68X

Y

R

；G69；286（2）指令說明G68：坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)生效指令。G69：坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消指令。X

Y

用于指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的中心。R

用于指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度，該角度一般取0°～360°。旋轉(zhuǎn)角度的零度方向?yàn)榈谝蛔鴺?biāo)軸的正方向，逆時(shí)針方向?yàn)榻嵌确较虻恼较?。不?°的角度以小數(shù)點(diǎn)表示，如10°54′用10.9°表示。2872．坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程實(shí)例例

用φ8mm立銑刀精加工如圖所示工件內(nèi)輪廓，工件材料為45鋼，試采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令編寫其加工中心加工程序。288坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程實(shí)例13．坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程注意事項(xiàng)（1）在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消指令（G69）以后的第一個(gè)移動(dòng)指令必須用絕對(duì)值指定。如果采用增量值指令，則不執(zhí)行正確的移動(dòng)。（2）在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程過程中，如需采用刀具補(bǔ)償指令進(jìn)行編程，則需在指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令后再指定刀具補(bǔ)償指令，取消時(shí)按相反順序取消。（3）在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)方式中，返回參考點(diǎn)指令（G27、G28、G29、G30）和改變坐標(biāo)系指令（G54～G59、G92）不能指定。如果要指定其中的某一個(gè)，則必須在取消坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令后指定。（4）采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程時(shí)，要特別注意刀具的起點(diǎn)位置，以防加工過程中產(chǎn)生過切現(xiàn)象。289謝謝Thanks290模塊六宏程序編程任務(wù)一宏程序加工均布孔任務(wù)二宏程序加工均布輪廓宏程序加工規(guī)則曲面任務(wù)三291任務(wù)一宏程序加工均布孔292知識(shí)點(diǎn)◎宏程序的定義?！蚝瓿绦蜃兞抠x值方法?！蚝瓿绦蚓幊谭椒?。技能點(diǎn)◎采用宏程序編寫均布孔加工程序。293一、任務(wù)描述試編寫如圖所示噴絲板零件均布孔的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為100mm×80mm×15mm。294噴絲板零件二、任務(wù)分析采用手工編程方式編寫本任務(wù)零件的加工程序時(shí)，每一個(gè)孔均需計(jì)算其基點(diǎn)坐標(biāo)，而且每一個(gè)孔均需編寫單獨(dú)的程序段，在編程和加工過程中容易出現(xiàn)編程和程序輸入等方面的錯(cuò)誤。而采用宏程序編寫該零件的加工程序時(shí)，程序簡(jiǎn)單且不需要計(jì)算孔的基點(diǎn)坐標(biāo)。295三、知識(shí)鏈接1．宏程序簡(jiǎn)介（1）宏程序的定義一組以子程序的形式存儲(chǔ)并帶有變量的程序稱為用戶宏程序，簡(jiǎn)稱宏程序；調(diào)用宏程序的指令稱為用戶宏程序指令或宏程序調(diào)用指令（簡(jiǎn)稱宏指令）。宏程序與普通程序相比較，普通程序的程序字為常量，一個(gè)程序只能描述一個(gè)幾何形狀，所以靈活性和適用性較差，而在用戶宏程序的本體中，可以使用變量進(jìn)行編程，還可以用宏指令對(duì)這些變量進(jìn)行賦值、運(yùn)算等處理。使用宏程序能執(zhí)行一些按一定規(guī)律變化的動(dòng)作。宏程序分A類和B類兩種，F(xiàn)ANUC0i系統(tǒng)采用B類宏程序進(jìn)行編程。296（2）宏程序中的變量在常規(guī)的主程序和子程序內(nèi)，總是將一個(gè)具體的數(shù)值賦給一個(gè)地址。為了使程序更加具有通用性和靈活性，在宏程序中設(shè)置了變量。1）變量的表示。一個(gè)變量由符號(hào)“#”和變量序號(hào)組成，如：#I（I=1，2，3，…）。此外，變量還可以用表達(dá)式表示，但表達(dá)式必須全部寫入方括號(hào)“［］”中。2）變量的引用。將跟隨在地址符后的數(shù)值用變量來代替的過程稱為引用變量。同樣，引用變量也可以采用表達(dá)式。3）變量的種類。變量分為局部變量、公共變量（全局變量）和系統(tǒng)變量三種。在A、B類宏程序中，其分類方法均相同。2972．宏程序編程（1）變量的賦值變量的賦值方法有兩種，即直接賦值和引數(shù)賦值。其中直接賦值的方法較為直觀、方便，其書寫格式如下：#100=100.0；#101=30.0+20.0；298（2）宏程序運(yùn)算指令宏程序的運(yùn)算類似于數(shù)學(xué)運(yùn)算，用各種數(shù)學(xué)符號(hào)來表示。常用宏程序運(yùn)算指令見下表。299常用宏程序運(yùn)算指令300常用宏程序運(yùn)算指令宏程序運(yùn)算說明如下：1）函數(shù)SIN、COS等的角度單位是度（°），分（′）和秒（″）要換算成帶小數(shù)點(diǎn)的度（°）。2）宏程序數(shù)學(xué)運(yùn)算的次序依次為：函數(shù)運(yùn)算（SIN、COS、ATAN等），乘和除運(yùn)算（*、/等），加和減運(yùn)算（+、-等），邏輯運(yùn)算（AND、OR、XOR等）。3）函數(shù)中的括號(hào)用于改變運(yùn)算次序，允許嵌套使用，但最多只允許嵌套5級(jí)。301（3）宏程序轉(zhuǎn)移指令指令起到控制程序流向的作用。1）分支語句。格式一：GOTOn；格式二：IF［條件表達(dá)式］GOTOn；這是有條件轉(zhuǎn)移語句，如果條件成立，則轉(zhuǎn)到N1000程序段執(zhí)行；如果條件不成立，則執(zhí)行下一個(gè)程序段。3022）循環(huán)指令。WHILE［條件表達(dá)式］DOm（m=1，2，3…）；…ENDm；當(dāng)條件表達(dá)式滿足時(shí)，就循環(huán)執(zhí)行WHILE與END之間的程序段m次；當(dāng)條件表達(dá)式不滿足時(shí)，就執(zhí)行“ENDm；”的下一個(gè)程序段。3033．宏程序編程實(shí)例例

加工如圖所示直線均布孔（工件厚度為12mm），試編寫其加工中心加工程序。304宏程序編程實(shí)例任務(wù)二宏程序加工均布輪廓305知識(shí)點(diǎn)◎多輪廓加工的宏程序編程技巧?！蜃鴺?biāo)平移加工的宏程序編程技巧?！蜚娐菁y加工的宏程序編程技巧。技能點(diǎn)◎采用宏程序編寫均布輪廓的加工程序。306一、任務(wù)描述試編寫如圖所示網(wǎng)格零件（毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為180mm×180mm×8mm）的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。307網(wǎng)格零件二、任務(wù)分析采用手工編程方式編寫本任務(wù)零件的加工程序時(shí)，如采用一般的子程序指令進(jìn)行編程，則其加工程序極為復(fù)雜，且要計(jì)算每個(gè)型腔的基點(diǎn)坐標(biāo)，編程與程序的輸入極為不便。如在編程過程中采用宏程序結(jié)合坐標(biāo)平移的方式進(jìn)行編程，則程序簡(jiǎn)單明了。308三、知識(shí)鏈接1．多輪廓加工的宏程序編程例如圖所示零件，毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為φ80mm×15mm，試編寫其加工程序。309多輪廓加工的宏程序編程實(shí)例2．坐標(biāo)平移加工的宏程序編程（1）局部坐標(biāo)系（坐標(biāo)平移）在數(shù)控編程中，為了方便編程，有時(shí)要給程序選擇一個(gè)新的參考基準(zhǔn)，通常是將工件坐標(biāo)系偏移一個(gè)距離。在FANUC系統(tǒng)中，通過指令G52來實(shí)現(xiàn)。1）指令格式：G52X

Y

Z

；

G52X0Y0Z0；2）指令說明。G52：設(shè)定局部坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的參考基準(zhǔn)是當(dāng)前設(shè)定的有效工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，即使用G54～G59設(shè)定的工件坐標(biāo)系。X

Y

Z

：局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)在原工件坐標(biāo)系中的位置，該值用絕對(duì)坐標(biāo)值加以指定。G52X0Y0Z0：取消局部坐標(biāo)系，其實(shí)質(zhì)是將局部坐標(biāo)系原點(diǎn)仍設(shè)定在原工件坐標(biāo)系原點(diǎn)處。310（2）編程實(shí)例例加工如圖所示端蓋零件，工件材料為45鋼，在一次裝夾過程中加工5行8列共計(jì)40個(gè)零件，試編寫其加工程序。311端蓋零件312端蓋零件在一次裝夾中的加工示意圖3．銑螺紋加工的宏程序編程例在數(shù)控銑床上加工如圖所示內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋的底孔已加工完成（底孔直徑為38.5mm），工件材料為45鋼，試編寫其數(shù)控銑床加工程序。313銑內(nèi)螺紋實(shí)例任務(wù)三宏程序加工規(guī)則曲面314知識(shí)點(diǎn)◎規(guī)則曲面及固定斜角平面的加工方法。◎非圓曲線輪廓的擬合方法。技能點(diǎn)◎采用宏程序編寫規(guī)則曲面的加工程序。315一、任務(wù)描述試編寫如圖所示模具型芯件（毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為80mm×60mm×15mm）的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。316模具型芯件二、任務(wù)分析本任務(wù)零件的加工要素為非圓曲線輪廓和規(guī)則曲面，采用手工編程方式編寫其加工程序時(shí)，可采用短線段對(duì)這些輪廓進(jìn)行擬合，采用宏程序方式進(jìn)行編程。317三、知識(shí)鏈接1．曲面及固定斜角平面的加工方法（1）加工方法的選擇規(guī)則曲面（如球面、橢球面等）或固定斜角平面數(shù)控銑床加工時(shí)，多以行切法進(jìn)行三軸聯(lián)動(dòng)加工，可采用手工宏程序編程或CAM軟件自動(dòng)編程。曲面采用行切法加工時(shí)，會(huì)在工件表面留有較大的殘留面積，影響表面加工質(zhì)量。減小行切法加工殘留面積最有效的方法是減小行距。318319曲面及固定斜角平面的加工方法a）曲面的加工b）固定斜角平面的加工