数控宏程序及应用

数控宏程序及应用（共9篇）

数控宏程序及应用 篇1

义马煤炭高级技工学校数控车床主要为FANUC oi mate TC系统, 本文将数控车中的宏程序编程制作成标准模板, 使学生能快速的学会宏程序, 现通过两个实例进行探讨。

1 设计模板

分析图纸, 根据方程和坐标系的偏移及正负号的判断, 设计宏程序的编程模板。

1.1 选定函数的宏表达式

如图1, 椭圆的表达式可化为。, 设Z为自变量#2, X为变量#1, 即得宏表达式:#1=10*SQRT[20*20-#2*#2]/20。

如图2, Z=0.1X2, 设X为自变量#1, Z为变量#2, 即得宏表达式:#2=0.1*[#1]*[#1]。

1.2 确定自变量的起点和终点坐标

如图1, 所车椭圆线段的Z坐标为#2, 起点为Z1=25, 终点为Z2=0。

如图2, 所车抛物线段的X坐标为#1, 起点为X1=10, 终点为X2=0。

1.3 确定公式曲线坐标系原点相对编程原点的偏移量

如图1, 椭圆线段原点相对于编程原点的X轴偏移量ΔX=10, Z轴偏移量△Z=-25;

如图2, 抛物线段原点相对于编程原点的X轴偏移量ΔX=20, Z轴偏移量△Z=-15;

1.4 宏编程模板

下面给出分别以Z为自变量和以X为自变量, 曲线段的精加工程序宏指令编程模板如下:

说明:1) #11为工件坐标系下的X坐标值:#22为件坐标系下的Z坐标值;2) 宏变量#1的正负号可以根据加工部分线段的形态来确定。如果所用线段处于X正方向则为正号, 如图1。如果所用线段处于X负方向则为负号, 如图2。

2 宏程序编程模板的具体应用实例

运用线宏程序模板, 结合粗加工循环指令, 可以快速准确进行零件的编程加工。设毛坯为直径45mm的棒料, 下面列表说明两个图形的参考程序。

在数控实操比赛中, 如果参赛直接套用该模板, 就能正确、快速地完成宏程序的编制, 为大赛赢得宝贵时间, 取得优异成绩。

参考文献

[1]盛利强.数控车非圆曲线轮廓的加工——宏程序编程思路[J].机械研究与应用, 2009 (3) .

[2]徐国胜, 王健, 谭斌.宏编程技术在数控车床上的应用[J].天津工程师范学院学报, 2005 (4) .

数控宏程序及应用 篇2

【摘要】对传统数控插补原理教学过程中以课堂讲授为主结合VC、VB等编程语言完成插补过程仿真的教学方法进行改革，创新性地采取让学生亲自动手在实际的FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台上，采用调用用户宏程序的方法，用画笔在平铺于工作台面上的白纸上模拟绘制逐点比较法插补或数字积分法插补的过程的教学方式，使插补原理及宏程序编程两部分重要理论密切联系，并与实践紧密结合。

【关键词】插补原理  数控  宏程序

【中图分类号】G71                               【文献标识码】A      【文章编号】2095-3089（2015）05-0037-03

一、引言

传统数控插补原理教学，大多以课堂讲授为主，结合VC、VB等各种编程语言完成插补过程的仿真。这种教学方法不能将理论知识与现有实验教学设备有机结合，学生普遍反映内容抽象，理解困难，与实践脱节。

为了改革传统数控插补原理教学过程中教师灌输过多，学生参与过少;理论性结论过多，启发式问题过少的教学方式，有针对性地创新教学方法：要求学生在实际的FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台上，采用调用用户宏程序的方法，用画笔在平铺于工作台面上的白纸上模拟绘制逐点比较法插补或数字积分法插补的过程。这样就将一个对插补原理进行仿真的演示性实验改造成了理论上综合了插补原理及宏程序编程两部分重要内容，实践上锻炼了学生对实际数控系统的操作及调试能力的综合性实验。

二、插补原理

在数控机床实际加工中，数控系统根据输入的零件程序的信息，按照某种算法将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成刀具加工轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”。按照插补运算所采用的基本原理和方法，数控系统的插补原理通常可归纳为脉冲增量插补和数据采样插补两大类。

逐点比较法是脉冲增量插补中最典型的算法，原理是：在控制过程中，逐点计算和判断运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓靠近，缩小偏差，使加工轮廓逼近给定轮廓。以折线来逼近直线或圆弧，最大误差不超过一个脉冲当量。

以第一象限逆圆为例：圆弧（AB） ，其圆心在坐标原点，已知起点为A（X_A，Y_A ），终点为B（X_B，Y_B ），圆弧半径为R，瞬时加工点P（X_i，Y_i ）与圆心的距离为R_i。取F_i=R_i^2-R^2=X_i^2+Y_i^2-R^2为偏差判别式，若P点在圆弧上或在圆弧外，即F_i≥0时，为了使加工点逼近圆弧，应向-X方向进给一步。进给后的新坐标值为：X_（i+1）=X_i-1;Y_（i+1）=Y_i，则新的偏差为：F_（i+1）=R_（i+1）^2-R^2=X_（i+1）^2+Y_（i+1）^2-R^2=（X_i-1）^2+Y_i^2-R^2=F_i-2X_i+1;若P点在圆弧内，即F_i<0时，应向+Y方向进给一步。进给后的新坐标值为：X_（i+1）=X_i;Y_（i+1）=Y_i+1，新的偏差为：F_（i+1）=R_（i+1）^2-R^2=X_（i+1）^2+Y_（i+1）^2-R^2=X_i^2+（Y_i+1）^2-R^2=F_i+2Y_i+1。同时设置一终点计数器，其初值为∑·〖=|X_B-X_A | 〗+|Y_B-Y_A |，即从起点到终点的总步数，X或Y坐标每进给一步，∑减去1，直到∑=0时，到达终点。故逐点比较法圆弧插补计算过程的每一步分为五拍：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别。圆弧的象限及顺逆不同，则插补计算公式和进给方向也不同，四个象限的圆弧插补偏差计算公式和进给方向见表1。若圆弧存在过象限的问题，可将圆弧按象限分段处理。

表1  四象限圆弧插补的偏差计算公式及进给方向

Fi≥0 Fi<0

圆弧所在象限及方向 进给方向 偏差计算 坐标计算 圆弧所在象限及方向 进给方向 偏差计算 坐标计算

Ⅰ顺、Ⅱ逆 -Y Fi+1=Fi-2|Yi |+1 |Xi+1|=|Xi |

|Yi+1|=|Yi |-1 Ⅰ顺、Ⅳ逆 +X Fi+1=Fi+2|Xi|+1 |Xi+1|=|Xi|+1

|Yi+1|=|Yi|

Ⅲ顺、Ⅳ逆 +Y Ⅲ顺、Ⅱ逆 -X

Ⅳ顺、Ⅰ逆 -X Fi+1=Fi-2|Xi |+1 |Xi+1|=|Xi|-1

|Yi+1|=|Yi | Ⅱ顺、Ⅰ逆 +Y Fi+1=Fi+2|Yi|+1 |Xi+1|=|Xi|

|Yi+1|=|Yi|+1

Ⅱ顺、Ⅲ逆 +X Ⅳ顺、Ⅲ逆 -Y

三、FANUC宏程序

用户宏程序是像子程序一样，在存储器中存储一组指令的功能，存储的这组指令功能用一条指令表示或调用执行。这一组指令称为用户宏程序本体，简称宏程序;把代表指令称为用户宏程序调用指令，简称宏指令。FANUC宏程序具有许多可在计算机高级语言中发现的特征：算术和代数计算;三角法计算;变量数据存储;逻辑运算;分支;循环;错误检查;报警产生;输入和输出。

因此，可以利用FANUC宏程序的这些特点进行逐点比较法插补模拟程序的模块化：例如，在主程序中仅完成起点与终点坐标的赋值及坐标轴的绘制，而将包括偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别的整个插补过程在宏程序中完成。这样，只需在主程序中改变起点及终点坐标，而无需对宏程序进行任何变动，即可完成所需的插补过程模拟。同时，在宏程序中，利用条件转移指令实现偏差判别后确定进给轴及进给方向的分支功能;利用循环指令或条件转移指令实现终点判别及终点未到之前，偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别这五拍的迭代进行，使宏程序编程得到简化。

通常宏程序由主程序或其他的宏程序使用G代码（典型的是G65）调用。

宏指令的基本格式为：G65  P   L   <自变量>;其中G65为宏程序调用命令;P  为包含宏程序的程序号。L  程序循环次数（L1为默认值）;自变量为传递给宏程序的局部变量的定义。

四、基于宏程序的逐点比较法第三象限逆圆插补的实现

这里仅以逐点比较法第三象限逆圆插补（圆心在坐标原点）为例，介绍使用调用宏程序完成插补模拟的过程。

首先，在主程序中完成圆弧起点及终点坐标的赋值、坐标轴的绘制，宏程序的调用包括表示圆弧起点及终点坐标的局部变量的赋值。

在用户宏程序中完成圆弧起点的快速定位，圆弧插补的偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别等全部插补过程。在这里特别要注意的是：为了清楚地绘制插补过程，需要将各轴的脉冲当量进行适当放大。逐点比较法第三象限逆圆插补流程图如图1所示。

图1 逐点比较法第三象限逆圆插补流程图

宏调用格式G65 P8011 X   Y   A   B   F  ;

有关自变量定义如下

X（#24）：圆弧起点X轴坐标X

Y（#25）：圆弧起点Y轴坐标Y

A（#1）：圆弧终点X轴坐标A

B（#2）：圆弧终点Y轴坐标B

F（#9）：切削进给速度F

主程序：

O1234;

N60 G90 G54 G00 X0 Y-60;采用工件坐标系绝对模式

N70 G01 Y0 F100;绘制Y坐标轴

N80 X-60;绘制X坐标轴

N90 G65 P8011 X-5 Y0 A0 B-5 F100;调用用户宏程序O8011

N100 G00 X0 Y0;回坐标原点

N110 M30;主程序结束

宏程序

O8011;

N200 #33=#4003;保存编程模式

N210 #3=ABS[#24];圆弧起点X轴坐标绝对值|X|

N220 #4=ABS[#25];圆弧起点Y轴坐标绝对值|Y|

N230 #5=ABS[#1-#24]+ABS[#2-#25];终点计数器初值，#24=#500，#25=#501，#1=#502，#2=#503

N240 #6=0;设置插补计算偏差初值F=0

N250 G00 X[10*#24] Y[10*#25];定位圆弧起点，并将坐标值放大10倍

N260 G03 X[10*#1] Y[10*#2] R[SQRT[#24*#24+#25*#25]*10] F#9;绘制参考圆弧

N270 G00 X[10*#24] Y[10*#25];再次回到圆弧起点

N280 IF [#6 GE 0] GOTO 310;如果偏差大于等于0，转移到N330

N290 G91 G01 Y-10 F#9;当偏差小于0时，向-Y方向进给一步（10mm）

N300 #6=#6+2*#4+1;计算当前偏差 F=F+2|Y|+1

N310 #4=#4+1;计算当前坐标的绝对值 |Y|=|Y|+1

N320 GOTO 360

N330 G91 G01 X10 F#9;向+X方向进给一步（10mm）

N340 #6=#6-2*#3+1;计算当前偏差 F=F-2|X|+1

N350 #3=#3-1;计算当前坐标的绝对值 |X|=|X|-1

N360 #5=#5-1;终点计数器减1

N370 IF[#5 NE 0] GOTO 280;若终点计数器不为0，转移到N280继续进行圆弧插补

N380 G#33;恢复编程模式

N390 M99;宏程序结束

FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台如图2所示。运行结果如图3所示。

图2 FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台  图3 逐点比较法第三象限逆圆插补轨迹

逐点比较法第三象限逆圆插补理论计算过程如表2。

表2 逐点比较法第三象限逆圆插补理论计算过程

步数 偏差判别 坐标进给 偏差计算 坐标绝对值计算 终点判别

0 F0=0 |X0|=5;|Y0 |=0 ∑= 5+5=10

1 F0=0 +X F1=F0-2|X0|+1=-9 |X1|=4;|Y1|=0 ∑= 10-1=9

2 F1<0 -Y F2=F1+2|Y1|+1=-8 |X2|=4;|Y2|=1 ∑= 9-1=8

3 F2<0 -Y F3=F2+2|Y2|+1=-5 |X3|=4;|Y3|=2 ∑= 8-1=7

4 F3<0 -Y F4=F3+2|Y3|+1=0 |X4|=4;|Y4|=3 ∑= 7-1=6

5 F4=0 +X F5=F4-2|X4|+1=-7 |X5|=3;|Y5|=3 ∑= 6-1=5

6 F5<0 -Y F6=F5+2|Y5|+1=0 |X6|=3;|Y6|=4 ∑= 5-1=4

7 F6=0 +X F7=F6-2|X6|+1=-5 |X7|=2;|Y7|=4 ∑= 4-1=3

8 F7<0 -Y F8=F7+2|Y7|+1=4 |X8|=2;|Y8|=5 ∑= 3-1=2

9 F8>0 +X F9=F8-2|X8|+1=1 |X9|=1;|Y9|=5 ∑= 2-1=1

10 F9>0 +X F10=F9-2|X9|+1=0 |X10|=0;|Y10|=5 ∑= 1-1=0

实际运行结果与理论计算完全相符。

五、结论

学生通过用户宏程序编程，了解了宏变量和宏指令的应用，掌握了用户宏程序的编程、输入、编辑、调试及调用的方法;并通过数控插补原理实验，进一步理解并掌握了逐点比较插补原理和数字积分插补原理。故基于宏程序的插补原理实验教学方法改革真正做到了以问题为主线，以综合实践为导向，引导学生掌握科学的学习方式，让学生主动参与、乐于钻研、勤于动手，极大地提高了学生的学习能力和教学效果。

参考文献：

[1]罗敏等.数控原理与编程[M].北京：机械工业出版社，2011.

数控宏程序及应用 篇3

随着现代制造技术的发展和数控机床的日益普及, 数控加工技术在我国得到了广泛的应用, 其中相当比例的加工中心 (包括数控铣床) 都应用在模具行业。由于模具行业的特殊性, 各种CAD/CAM软件应用日趋成熟。随处可见UG、Master CAM、Cimatron等知名CAD/CAM软件的身影。必须强调的是尽管使用各种CAD/CAM软件来编制数控程序成为主流, 但是手工编程还是基础, 而作为手工编程最大亮点和最后堡垒的宏程序则在程序结构上更简洁, 反应更迅速。各种“疑难杂症”的解决往往需要宏程序的辅助。

2 宏程序技术特点

2.1 宏程序篇幅比较精炼, 简洁。

一般来说, 任何一个合理、优化的宏程序, 较少超过100行, 特别对于有规律的曲面编程, 如果使用CAD/CAM软件编写程序, 一般程序语句庞大, 加工参数不易修改, 只要任何一个加工参数发生微小变化, 软件需要从新计算刀具轨迹。而宏程序注重把机床功能参数与编程语言结合, 而且灵活的参数设置也使机床具有最佳的工作性能, 同时也给操作人员极大地自由调整空间。

2.2 宏程序的结构逻辑严密, 通用性强, 具有模块化编程的思想和资质条件。

我们使用宏程序的编程只需要根据零件的几何信息和不同的数学模型即可完成相应的模块化加工程序设计, 应用时只需要把零件加工信息、加工参数等输入相应模块的调用语句中就能完成。

3 宏程序的应用与CAD/CAM软件性能对比

3.1 宏程序在数控加工中的应用。

机械零件的数控加工主要有以下特点:a.机械零件绝大多数批量生产, 在保证质量的前提下要求最大限度的提高加工效率以降低成本, 一个零件节约1s, 成百上万的相同零件合计起来节约的时间就非常可观。另外批量零件在加工的几何尺寸精度和形状位置精度方面都有严格的一致性要求, 而加工工艺的优化主要是程序的优化, 是一个反复调整、尝试的过程, 这就要求编程人员能够方便调整程序中的各项加工参数。只要任何一项参数发生变化, CAD/CAM软件必须根据变化后的加工参数重新计算刀具轨迹, 再经后处理生成程序。宏程序在这方面就有强大的优越性, 只要能用宏程序来表述, 操作者无需触动本身, 而只需对自变量的赋值进行调整, 就能将程序调整至最优化的状态。b.机械零件的形状主要是有各种凸台、圆孔、斜平面等组成, 很少包含有不规则的复杂曲面, 数学上都可以用三角函数表达式及参数方程加以描述。因此宏程序的编制在此还有广泛应用的空间。c.机械零件还有一些特殊的应用, 即使使用辅助软件也不一定轻易解决, 例如变螺距螺纹的加工、用螺旋插补进行锥度螺纹的加工等, 而这些都可以发挥它的优势。

3.2 宏程序与CAD/CAM软件性能对比。

3.2.1程序语句的输入对比。

机床数控系统内部程序存储空间有着硬件的限制, 也即是说程序若太大的话, 机床的存储空间装不下。宏程序短小精悍。一个零件只要能够被宏程序完整的表达出来, 即使数学逻辑关系很复杂, 其篇幅也都比较精炼, 至多不过2KB, 无需考虑机床与外部计算机的传送速率的影响。而CAD/CAM软件生成的程序的情况看似简单, 但即使对简单的几何形状描述也需要很长的篇幅。以弹性元件编程为例, 此零件为笔者单位外协生产中的一种, 材质为40Cr Ni Mo A。如图1所示。我们需要在华中数控系统机床上对零件型腔壁的进行精加工 (内圆弧不用加工) 。我们选用机夹式可转位刀具 (直径16mm) 进行加工, 采用分层铣削, 每次Z向下刀深度0.2mm, 总深度为60mm。我们分别使用采用UG NX6.0和宏程序中的循环语句“WHILE...ENDW”编制加工程序, 进行直观上的对比。

使用宏程序编制时, 程序如下:

3.2.2程序与机床的响应速度。

为了对复杂的加工运动进行描述, 宏程序必然最大限度的使用数控内部的各种指令, 因此在执行宏程序时, 数控机床的CPU可以直接进行运算, 运算速度极快, 再加上伺服电机和机床的迅速响应, 加工效率很高。由于CAD/CAM软件生成的程序篇幅较大, 显然机床和计算机之间的传输速率成了限定加工速度的“瓶颈”。程序传输速率难以跟上机床节拍, 在加工中明显可以看到机床进给运动的断续与迟滞, 加工的效率大打折扣。

4 结论

之所以宏程序应用空间逐渐缩小, 笔者认为原因有两个, 其一, CAD/CAM软件为基础的自动编程终将代替手工编程的宏程序是大的趋势, 但就现阶段而言, CAD/CAM软件还很难取代宏程序, 宏程序应用空间广泛, 依然有存在的必要性;其二, 在于我们对宏程序的不熟悉, 往往误以为其深不可测, 其实宏程序的编写过程体现着编程者工艺指导思想, 衡量着编程人员的工艺制定水平。

摘要：CAD/CAM软件广泛的被使用, 手工编程及宏程序大有被取代的趋势。数控机床里宏程序是程序编制的高级形式, 它具有灵活、通用、逻辑严谨等优势, 与自动编程相比, 有CAD/CAM软件难于超越的优势。从模块化加工角度来看, 宏程序能将编程人员从繁琐重复的编程任务中解放出来。CAD/CAM软件和宏程序在数控加工领域各具优势, 相互补充, 不能偏废。

浅谈宏程序的实际应用 篇4

【关键词】:数控加工 宏程序 宏程序应用实例

中图分类号:TH164 文献标识码:B 文章编号:1003-8809(2010)06-0002-02

随着现代制造技术的发展和数控机床的日益普及,数控加工在我国得到广泛的应用,其中相当比例的数控铣床应用在模具行业,由于模具加工的特殊性,以及众所周知的非技术性原因,各种CAD/CAM软件的应用由来已久,且日趋成熟,随处可见UG、Cimatron、MasterCAM、Powermill等世界知名CAD/CAM软件的身影。

一、宏程序的特点

由于种种因素的影响,大多数只知道一味的依赖各种CAD/CAM软件,从而造成手式编程的基本能力得不到训练和提高,而真正博大精深的CAD/CAM软件也不过掌握一些皮毛而已。手工编程和宏程序的应用空间也日趋缩小了。特别是大家对宏程序不熟悉、往往误以为宏程序深不可测。

当然现在用CAD/CAM软件编制加工程序已经成为潮流了,但是用CAD/CAM软件生成的程序,情况则要复杂得多:

首先,CAD/CAM软件生成的程序通常都比较大,非常容易突破机床数控系统内部程序存储空间的限制。其次,使用CAD/CAM软件来生成刀具轨迹及加工程序,无论构造规则或不规则的曲面,都有一个数学运算的过程,也必然存在着计算的误差。

另一方面,宏程序天生短小精悍,占用内存小。另一方面,宏程序会最大限度地使用数控内部的各种指令代码,因此在执行宏程序时,数控系统可以进行插补运算,且运算速度极快,从而使得极大限度的提高了加工效率。

下面通过一个简单的实例来进行宏程序和CAD/CAM软件程序的对比。

如下图所示,一个最基本的圆孔内腔加工,圆孔尺寸为:φ60x30,分别用宏程序(图2)和CAD/CAM程序(图3)来生成程序:

大家分别可以从图2和图3可以看出来,宏程序编制的程序短小精悍只有276个字节,C AD/CAM软件生成的程序相对而言更加的臃肿有17.9 KB。

二、宏程序的编写格式

用户宏程序本体的编写格式与子程序的格式相同。

在用户宏程序本体中,可以使用普通的NC指令,采用变量的NC指令、运算指令和控制指令。格式如下:

Oxxxx;

#26= #4+ #18 x Cos[# 1]; 运算指令

G90 GOO X#26; 普通和变量NC指令

……

……

IF [#22 GE # 9〕GOTO 9; 控制指令

……

N9 M99

变量可以用于宏程序本体,可以指定运算和控制指令。用宏程序调用命令赋予变量实际值。

三、宏程序应用举例

本例是采用局部变量来编,如图4所示此零件是采用伯努力双钮曲线构成的曲面回转体。(本例以经过在我校BeiJing Fanuc Series of Mate-TC数控车床上验证),只车双钮曲线部分。因为考虑到无法一刀车完,所以就分别用了A-B,A-D两部分来加工完成,并且是以A点为起刀点。(最大毛坯直径为110mm)

伯努力双钮曲线极坐标方程:R2=r2COS2a

r=39.598

图4

编制A-B宏程序如下:

O0001; 程序名

G98 G54 G00 X120 Z150; 建立工作坐标系G54,定位于安全点

M03 S600; 600r/min,主轴正转

T0101; 01号刀

G00 X110 Z5; 起刀点

#1=39.598; 双钮曲线最大曲率半径

#3=0; 定义角度初始值为0

WHILE[#3 LE 45] DO1; 如果加工角度#3≤45度,循环1继续

#7=#3+45; 定义图形旋转45度

#4=#1*SQRT[COS2*#3]; 求出角度为#3的曲率半径

#5=#4*COS[#7]; 求出角度为#3的X坐标

#6=#4*SIN[#7]; 求出角度为#3的Z坐标

#8=[#5*2+40]; X方向加上孔的直径40mm

#9=[#6-31]; Z方向往Z负方向移进31mm

G01 X[#8] Z[#9] F60; 以G01移至点B,进给速度为60mm/min

#3=#3+0.1; 角度#3以0.1依次递增

END1; 循环1结束

G00 X28; X方向退刀

Z200; Z方向退刀

M05; 主轴停止

M30; 程序结束

编制A-D宏程序如下:

O0002; 程序名

G98 G54 G00 X120 Z150; 建立工作坐标系G54,定位于安全点

M03 S600; 600r/min,主轴正转

T0202; 02号刀

G00 X110 Z5; 起刀点

#1=39.598; 双钮曲线最大曲率半径

#3=0; 定义角度初始值为0

WHILE[#3 LE-30]DO1; 如果加工角度#3≤45度,循环1继续

#7=#3+45; 定义图形旋转45度

#4=#!*SQRT[COS2*#3]; 求出角度为#3的曲率半径

#5=#4*COS[#7]; 求出角度为#3的X坐标

#6=#4*SIN[#7]; 求出角度为#3的Z坐标

#8=[#5*2+40]; X方向加上孔的直径40mm

#9=[#6-31]; Z方向往Z负方向移进31mm

G01 X[#8] Z[#9] F60; 以G01移至点C,进给速度为60mm/min

#3=#3-0.1; 角度#3以0.1依次递减

END1; 循环1结束

G01 X65 Z-39 F60; 以G01移至点D,进给速度为60mm/min

G00 X110; X方向退刀

Z200; Z方向退刀

M30; 程序结束

四、结束语

谈宏程序在数控加工程序中的应用 篇5

现结合自身多年来应用宏程序的经验和体会, 谈谈有关宏程序的编程技术及其应用。

1 FANUC宏程序中的变量概述

用户宏程序变量共可分为4种类型:

(1) #0空变量

该变量总是为空, 任何值都不能赋给该变量。

(2) #1-#33局部变量

局部变量只能用在宏程序中存储数据, 一般在呼出宏程序的宏指令中赋值, 也可以在程序中直接赋值。当断电时, 局部变量被初始化为空。

(3) #100-#199, #500-#999公共变量

公共变量在不同的宏程序中的意义相同。当断电时, 变量#100-#199初始化为空。变量#500-#999的数据保存, 即使断电也不丢失。

(4) #1000-系统变量

系统变量用于读和写CNC的各种数据。可对刀具当前的位置和补偿值进行读写。

2 一体化编程技术

一个完整的数控加工过程包括数控程序编制、坐标系设置、刀具参数设置等, 这几项工作都是独立运行的, 任何一个环节出了问题, 都将影响正常的加工。而宏程序则能够利用其系统变量, 将坐标系设置、刀具参数设置等工作全部纳入到程序中来, 所有的加工信息通过数控程序这个单一的平台体现出来。这样操作工人就不会因操作失误, 导致机床产生误动作, 从而集中精力专注于加工, 既提高了效率, 也降低了风险。因为程序基本上包括了所有的加工信息, 通过存储和调用, 就能很方便地加工出各种轨迹, 给周期性生产特别是不定期的间隔生产带了来极大的便利。

在FANUC宏程序的系统变量中#11001是H1的外形长度补偿值、#10001是H1的磨损补偿、#13001是D1的半径外形补偿值、#12001是D1的磨损补偿值以此类推#11400是H400的外形长度补偿值、#10400是H400的磨损补偿、#13400是D400的半径外形补偿值、#12400是D400的磨损补偿值。#5221是第一轴G54的工件零点偏移值以此类推#5224是第四轴G54的工件零点偏移值, 数控系统所提供的所有工件坐标系偏移值在宏程序中都有相应的系统变量与之对应。

如果把一个值赋给#13001, 就相当于操作工人在刀具参数设置画面输入了D01的值, 在#5221中赋一个值就可以改变工件零点G54的值。

同时宏程序还提供了类似高级计算机语言的编程环境, 在宏程序中可以进行算术和逻辑运算的编制, 例如#j=#j+#k、#j=#j*#k等加减乘除的数学运算。

三角函数的运算#i=sin[#j]、平方根的运算#i=sqrt[#j]、逻辑运算#i=#j OR#j等。

宏程序还具和高级计算机语言一样的宏程序语句例如;GOTO语句、IF条件转移、WHILE等语句。

在宏程序中还可以编写表达式例如;IF[#1EQ#2]THEN#3=0等。

3 中断保护

所谓中断、就是指正常关机和非正常断电造成的机床停机。在机床运行超大的程序时, 由于班次的限制导致工件无法加工完成不得不断电停机, 再重新启动机床的时候必须重新运行已走过的程序需要浪费大量的时间也容易造成工件的划伤, 机床正常运行碰到断电或故障时需要停机检修也面临着同样的问题。如果我们利用数控系统提供的宏程序公共变量#500-#999来编制加工程序, 这些公共变量即使断电也不丢失, 在加工关键件和运行超大的加工程序时可以在程序中引用这些公共变量进行编制程序和存储关键的加工数据, 即使在断电停机后数据也不会丢失。再开机后只需要进行简单的调试就可以进行加工, 非常快捷方便。

4 应用举例

在数控加工过程中有时会碰到复杂曲线及曲面的加工, 对操作者而言就非常的困难、以至于无法通过面板进行编辑, 不得不借助于专用的计算机软件进行编辑然后再拷贝到数控系统中, 但程序在数控系统中的改写是非常困难的, 因为计算机软件生成的程序都是一系列的坐标值, 一个复杂的曲线有成千上万个点组成, 当程序出现问题或碰到相似的工件需要加工时, 操作者根本无法逐个点进行修改, 以至于程序无法通用, 给实际生产操作带了来了很大的困难, 下面就举一个运用宏程序编制椭圆的加工实例。 (见图1)

椭圆上的任意一点的坐标值在二维坐标系中可用三角函数表示为: (XN=a2sinθ、YN=b2cosθ) , 假设长轴a=200mm、短轴b=100mm, 以椭圆中心为工件坐标系原点, 以角度θ为自变量可以得到下列宏程序。

G90G59G01X0.Y0.F500.

#3=0. (0度赋给#3)

N1#1=200*COS[#3] (对#1赋值)

#2=100*SIN[#3] (对#2赋值)

G01X#1Y#2

#3=#3+1

IF[#3LT360.]GOTO N1 (如果#3小于360度跳转到N1)

M30

由上述程序中可见, 该程序非常简单, 如果利用专用的计算机软件进行编程的话就非常的复杂而且程序的量还非常的大, 不但不通用而且基本上也无法修改, 在上述的程序中只需修改变长轴a及短轴b的值就可以加工出任意尺寸的椭圆, 该程序具有很高的灵活性和通用性。

结束语

通过以上几点和实例充分的说明了FANUC宏程序具有非常强大的功能, 如能熟练掌握、灵活的运用可以大大缩短编程和调试的时间, 使数控加工实现真正意义上的高速、高效、和高技术含量。

摘要：在数控加工程序中, 宏程序具有很强的灵活性, 注重把机床的功能参数与编程语言相结合, 实现优化编程, 使数控加工实现真正意义上的高速、高效、和高技术含量。

宏程序在数控编程中的应用 篇6

关键词：数控编程,宏功能,变量

1 手工宏程序编程与自动编程

数控编程是数控加工准备阶段的主要内容, 通常包括分析零件图样, 确定加工工艺过程;计算走刀轨迹, 得出刀位数据;编写数控加工程序;制作控制介质;校对程序及首件试切。手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。随着数控技术的发展, 先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备 (G) 功能和辅助 (M) 功能, 而且为编程提供了扩展数控功能的手段。如FANUC、SI-EMENS等数控系统的宏程序与参数编程, 应用灵活, 形式自由, 具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程, 使加工程序简练易懂, 宏程序编程仍然属于手工编程, 他是手工编程的重要补充。

而对于普通编程难以实现的复杂曲面往往我们借助于CAM软件, 经过处理后生成加工程序, 称为自动编程。目前各种各样的CAM软件层出不穷, 自动编程固然在某些方面比较方便但仍不能取代手工编程。究其原因手工编程自由度大, 能按照编程者的意愿控制机床运动, 程序的可读性、可控性好;而CAM生成的程序非常繁长, 通常是手工编程的成千上万倍, 不仅占有的存储量大, 可读性和修调极为不便。

2 宏程序在典型零件加工中的应用实例

我们知道数控系统为用户提供了两种基本的插补功能, 那就是直线插补和圆弧插补, 那么对于形如椭圆、抛物线、或具有一定特征规律的轨迹就没有专门加工指令, 那我们如何去解决呢?这里我们如果掌握了宏功能, 就可以建立数学模型, 采用变量代换、运算、条件判断等功能指令来解决。

2.1 利用宏功能实现椭圆轮廓加工 (图1)

2.2 已知椭圆方程

2.2.1 数学分析

上述零件轮廓的铣削轨迹我们知道椭圆参数方程:。

我们可以设加工椭圆上的点对应角度θ为变量, 设定初始值:θ=a (起点与终点角度依据椭圆参数方程求出角度) 那么X和Y的坐标值为:X=a*cosθY=b*sinθ, 随着角度变量的不断增加:θ=θ+1设每步增大1度 (实际使用中可以根据要求改变步距) ;条件判断只要 (θ<=360) 那么X和Y的坐标值恒成立, 直到走满360度, 此时椭圆轨迹全部执行完。

2.2.2 以SIEMENS

802C系统指令为例编写程序 (编程坐标系原点取椭圆中心)

设置变量:R1为起点对应角度;

R2为椭圆长半轴;

R3为椭圆短半轴;

R4为终点对应角度;

S500 M03 T1D1, 启动机床。

G54 G00 X0 Y0 Z10, 快速运动到起始点。

MA1:G01 X=R2*COS (R1) Y=R3*SIN (R1) , 设置标志, 直线运动到目标点。

G01 Z-1 F100, 下刀铣削1MM深。

R1=R1+1, 角度变量递增。

IF (R1=

G00Z100, 加工完毕, 抬刀。

M30, 程序结束。

这个加工程序之后, 加工相同特征的零件程序, 只需要修改变量值。

2.3 宏程序加工圆弧均布孔 (图2)

在工程中常用圆弧均布孔的零件结构, 如下图所示, 在零件上加工n个圆弧均布孔。在图样上这些孔的中心坐标往往是不直接给出的, 在编程时需要逐点计算, 因而增加了许多工作量。圆弧孔用极坐标来描述比较简便, 但圆心不在坐标原点上, 普通编程是比较麻烦的。应用宏指令与宏程序编写圆弧均布孔加工程序就很简便了。

2.3.1 数学分析

已知:要加工n个孔, 孔所在圆周半径为R, 第一个孔与X轴的夹角为a, 那么我们利用几何知识很容易计算出每2个孔所 (图2) 。

夹的圆心角为:

, 那么第n个孔与X轴的夹角就为a+ (n-1) θ;则第n个所孔在X, Y的坐标值:

2.3.2 编写数控程序 (编程坐标系原点取分布孔的中心)

设置变量:R1为加工第几个孔, 1到n。

R2为孔所在圆周的半径值。

R3为第一个孔与X轴正方向的夹角。

R4为加工孔深度。

R5为总的加工孔数。

程序:S500 M03 G54G00 X0Y0Z50

2.4 标准矩形周边外斜面加工 (图3)

如下图所示一矩形工件, 长为X宽度为Y, 倒角高度为H, 倒角斜面与垂直面夹角为a。

2.4.1 数学分析

根据图中几何关系可以看出:若刀具上抬高度为h, 那么刀具向工件方向收缩h*tana, 则此时x, y方向的坐标值 (工件中心为编程原点) 为:

每走完一圈, Z爬升一次, 直至抬到工件上表面。

2.4.2 编写数控程序

编程坐标系原点取工件上表面的中心, 下刀点取工件的右上角, 由下至上逐层爬升, 以顺时针方向单向走刀。

设置变量:R1-矩形大端长度

R2-矩形大端宽度

R3-斜面与垂直面的夹角

R4-倒角高度值

R5-刀具半径值

R6-提升总高度

程序:S500 M03 G54 G90 G00 X0 Y0Z50

MA1:G01

, 刀具运动到右上角起点。

G01 Z=-R4+R6 F100, 刀具深度定位。

R6=R6+1, 每次提升1MM。

IF (R6=

G00Z100, 抬刀。

M30, 结束。

3 编制宏程序注意事项

在FANUC、SIEMENS系统中编写宏程序可以在机床数控系统的操作面板上直接用MDI方式, 也可以在计算机上编写程序, 通过RS-232接口传输到机床数控系统。程序编写原理基本一致, 都是通过设定变量、建立数学关系、条件判断和跳转指令来实现的。在宏程序编制时首先应准确确定逻辑关系式, 然后要与对应的变量赋值准确, 不能混淆。但对于不同的系统, 所允许使用的变量符号及范围都是有严格限制的, 要针对特定的系统准确区分。

参考文献

[1]西门子 (中国) 有限公司.SIEMENS数控铣操作与编程说明书, 2003, 8.

[2]顾京.数控加工编程及操作[M].高等教育出版社, 2003, 9.

[3]龙光涛.数控铣削 (含加工中心) 编程与考级[M].化学工业出版社, 2006, 8.

宏程序在数控铣床编程中的应用 篇7

手工编程至少在以下几方面有着自己的优势:其一, 熟练的程序员编制的手工程序加工效率高于自动编程;其二, 熟悉手工编程, 对自动程序的修改是不无裨益的;其三, 自动编程所确定的走刀路线限制了其加工工艺, 通过手工编程能够得到弥补。其实手工编程是自动编程的基础, 而宏程序是手工编程的高级形式, 是手工编程的精髓, 也是手工编程的最大亮点和最后堡垒。同时编制简洁合理的数控宏程序, 有着非常重大的现实意义, 既能锻炼从业人员的编程能力, 又能解决自动编程在生产实际工作中存在的不足。目前, 大多数中高档数控系统都为用户提供了宏程序功能, 正确恰当地使用该功能, 可以极大地提高编程效率。

所谓宏程序, 即用户宏程序的简称。它是以变量的组合, 通过各种算术和逻辑运算、转移和循环等命令而编制的一种可以灵活运用的程序, 只要改变变量的值, 即可完成不同的加工或操作。而在一般的程序编制中, 程序字中地址字符后为一常量, 一个程序只能描述一个几何形状, 所以缺乏灵活性和适用性;而宏程序中的地址字符后为一变量 (也称宏变量) , 可以根据需要通过赋值语句加以改变, 使程序具有通用性。故用户宏程序可以简化程序的编制, 提高工作效率。下面就介绍几种数控铣床中常见的宏程序应用实例。

一、二维曲面 (如椭圆) 的宏程序编制

对于一些只有直线和圆弧插补功能的数控设备而言, 是无法直接加工非圆曲线的, 例如椭圆, 只能用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线。如果没有宏的话, 我们要逐点算出曲线上的点, 然后慢慢用直线来逼近, 从而在编制加工程序时, 不但计算繁琐, 而且程序冗长。可是应用了宏后, 我们可以利用椭圆方程设置变量, 编制宏程序, 省去了大量繁琐的计算, 程序也变得更加简洁。下面就以数控铣床上加工椭圆为例编制宏程序 (以下程序均采用FANUC 0i系统) :

加工如下图1所示的椭圆 (外轮廓) , 已知长半轴a为20mm, 短半轴b为10mm, 铣刀的直径假设为10mm, 轮廓深度为1mm。

编制宏程序时必须先建立被加工零件的数学模型, 也就是通过数学处理找出能够描述加工零件的数学公式。

椭圆的方程可用标准方程:, 也可用参数方程:。

本例中采用参数方程, 即:, 以α为变量值, 用#4表示。加工时采用刀具半径左补偿, 顺时针方向走刀, 故α即#4的取值范围为0°～-360°。参考程序如下:

本例中步长取1°, 如需更高的精度, 可适当减小步长。通过本例也可以这样理解:宏就是用公式来加工零件。

二、三维曲面 (如球面) 的宏程序编制

对于具有曲面或复杂轮廓的零件, 特别是包含三维曲面的零件, 采用一般手工编程困难较大, 且容易出现错误, 有的甚至无法编制程序。而采用宏程序, 就能很好地解决这一问题。下面介绍球面加工的宏程序编制。

编制如右上图2所示球面的加工程序, 铣刀的直径假设为10mm。

首先建立被加工零件的数学模型, 圆的标准方程:x2+z2=900。以z为变量 (用#2表示) , 则 (x用#4表示) , 加工时从上往下, 故z (即#2) 的取值范围为30～0。加工时先定位至A点, 再Z向下刀至B点, 然后开始切削。

参考程序如下:

三、圆柱面 (或孔口) 倒角的宏程序编制

在数控机床应用日益推广的今天, 在某些零件边缘的倒角 (如孔口的倒角) 也逐渐在数控机床上进行加工, 利用宏程序控制机床作两轴半联动即可实现倒角。

加工如下图3所示孔口倒角C2, 可将孔口倒角分解为在XOY平面内的整圆与XOZ平面内的直线加工组合。加工时采用刀具半径左补偿, 逆时针方向走刀。设#1为Z的变量, 初始值为0, 步长为0.1mm, 加工时从下往上, 设#1的取值范围为0～2。#2为X的变量。参考程序如下:

四、孔口倒圆角的宏程序编制

在加工零件中常遇到孔口倒圆角问题, 这类工件采用一般方法不易加工, 多采用编制宏程序加工。加工如下图4所示孔口倒圆角, 与孔口倒角类似, 可将孔口圆角分解为在XOY平面内的整圆与XOZ平面内的1/4圆弧加工组合。加工时采用刀具半径左补偿, 逆时针方向走刀。设#1为圆心角α的变量, 初始值为0, 步长为5°, 加工时从下往上, 故#1的取值范围为0～90°。#2为X的变量, 以位置A为例, #2=-[3-3×COS[#1]+25/2]=3×COS[#1]-15.5;#3为Z的变量, #3=-[3-3×SIN[#1]]=3×SIN[#1]-3。参考程序如下:

从以上几个实例可以看出, 编程人员在编程的过程中可省去大量繁琐的计算, 取而代之的是建立数学模型, 即找出相应的数学公式或表达式, 用变量代替常量, 配合相应的条件判断控制语句, 从而可快速、高效地编制出加工程序。在上述程序中, 如要提高加工精度, 只要减小步长即可, 切削用量三要素也应根据实际情况合理调整。总之, 合理选用宏程序编制加工程序可以大大减少编程人员计算的工作量, 极大地提高编程效率, 使程序更简洁, 占用的空间更少。

摘要：本文简要介绍了宏程序在数控编程中的地位和概念, 并以加工椭圆、球面、倒角及倒圆为实例, 介绍了数学模型的构建方法及宏程序的编制, 给出了采用FANUC 0i系统编制的加工程序及程序注释。

关键词：手工编程,宏程序,数学模型,参数方程,变量

参考文献

[1]李蓓华主编.数控机床操作工 (高级) [M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2005.

[2]顾京主编.数控机床加工程序编制[M].北京:机械工业出版社, 2001.

宏程序在数控车编程中的应用 篇8

当前在数控车床的常规编程中, 难免会碰到各种需要计算普通节点的图形, 如图1所示, 该图是数控车床编程中常见的图形之一, 已知的条件是:两段圆弧的半径分别是R1、R2, 直线CH与中心线的夹角为θ以及该零件的长度为L, 要求编写出该图的加工程序。对于这类型的图形, 编程者往往都是按照比较常规的方法, 先手工算出普通节点的X、Z坐标, 然后代入程序。或者是通过电脑绘图软件画出图形, 在电脑上找出普通节点的坐标。这样的编程方法存在着弊端, 一是手工计算过程比较复杂、容易出错, 检查也困难;二是计算时小数点之后的数位取舍问题, 精度也不高, 或是身边没有电脑, 无法进行绘制。本文将以宏程序的编程方法来说明此类图形的编程。

2 编程思路

基于上面的问题, 现在借助常见的相切图形于武汉华中系统的宏程序, 首先通过找出普通节点与已知量之间的关系式, 再而对已知量进行赋值, 编制出切实可行的加工程序。这种编程思路的特点是, 不论加工的图形的尺寸怎样变, 只要是相同类型的图形零件, 只需修改已知量, 都可以用该程序加工, 具有通用性和灵活性。

3 程序的编制与应用

计算过程如下:做出辅助线, 分别由H点和G点作Z轴的垂直线, 如图2所示, 由图形可以看出只要求出角度β和长度CH, 那么切点H、G的X、Z坐标就分别是:

再次做出辅助线, 连接2个圆弧的圆心线AB, 连接直线AH, 可知直线AH为圆弧GH的半径, 而且直线AH垂直于线CH, 过B点作直线AH的平行线BD, 延长线直线CH交直线BD于点E, 由前面条件可知直线CE垂直于线BD, 过A点作直线CE的平行线AD, 可知直线AD垂直于直线BD, 如图3所示。从图3中不难找出以下关系:

角度α可求出。但由于华中系统宏程序中, 不存在反余弦的函数, 现将α用反余切表达。在直角三角形ABD中, AD2=AB2-BD2, 所以, 再而, 在直角三角形BCE中, α+β+θ=90°, β=90°-α-θ, 角度β也可求出。最后, CH=CE-EH, 其中CE=Lcosθ, EH=AD=ABsinα= (R1+R2) sinα, 再将计算出来的CH和β的值代入点H、G的计算公式, 就可以得出点G、H的X向、Z向坐标。

现在采用宏程序来编写该图形的程序, 编程原点为灯泡顶尖部位, 机床系统为武汉华中。程序如下:

由于华中系统中宏程序的角度表达方式是以圆弧的长度来表示的, 固上面所出现的角度均转换成弧度。且该程序的粗精加工参数是一致的, 在实际加工过程中, 应做适当修改, 在此不作详细讲述。

用户在加工此类形状零件时候, 只需要将已知的尺寸代入程序开头的赋值。如同图1形状的零件, 尺寸分别为L=40, R1=20, R2=25, θ=22, 这时在程序的开头位置更改如下:

其他的程序与上面的程序相同, 无须修改。上述程序已经通过上机调试完毕, 且通过试样加工。

4 结语

上述程序可适用于其他的尺寸, 修改的方法也一样, 把已知的量赋值到程序开始位置, 直接引用该程序即可。当零件的形状跟图1不一致的情况下, 也可以通过找出普通节点与已知量之间的关系式, 采用同样的方法进行编程。该方法存在的缺点是必须找出节点与已知量的关系式, 但对于一些特殊图形难以找出其关系式;还有所用的车床必须支持宏程序编程。

摘要：数控车床手工编程遇到圆弧与圆弧连接或圆弧与直线连接时大多都需要手工算出节点的坐标值, 手工计算的工作量较大, 也易出错。现借助宏程序的特点, 研究出切实可行的具有普通节点的零件的加工程序, 且该程序能应用于同类型图形的零件, 通用性、灵活性强。

关键词：节点,计算,宏程序

参考文献

数控宏程序及应用 篇9

关键词：宏程序,数控铣削,快速编程

0 引言

手工编程能力是计算机辅助编程与制造 (CAD/CAM) 的基础, 也是理解数控机床加工机理、掌握其加工过程和工艺处理方法的重要手段。在数控加工中, 灵活掌握手工编程可以简化程序编制、大大提高编程效率和零件加工效率[1]。

宏指令功能是目前大多数主流数控系统所附带的高级数控功能。可以利用宏指令功能对系统的功能进行扩展, 可以对复杂的零件轮廓编制宏程序来完成加工, 也可以利用宏指令功能实现循环、镜像、旋转、缩放编程, 有效解决目前数控铣削手工编程的去余量难题, 也大大减轻数控铣削手工编程的工作量, 从而提高编程效率。但是宏指令毕竟是一种基本编程指令之外的高级语言, 所以掌握和使用起来有一定的难度。受这种因素的影响, 目前在国内各类职业技术学院、技师学院的相关数控专业教学和从事机械制造的企业在进行数控编程及加工时, 都过分依赖CAD/CAM软件 (主要指数控铣) , 这使得数控从业人员对宏程序的使用率不够高, 也没能充分发挥数控系统所带宏程序功能的价值和优越性[2,3]。如何将宏指令功能灵活运用在数控铣削编程中便是数控从业者需要探究的问题, 本文正是针对这一问题而进行阐述的。

1 外轮廓加工快速编程

对如图1所示的零件, 这里只考虑外轮廓加工。毛坯为150 mm×150 mm, 而圆台的直径为120, 所以有很大的余量需要切除, 这就对编程人员提出了两个问题:一是毛坯形状和零件形状不一致, 如何去余量;二是如何快速编程去余量。为了去余量时不发生刀具干涉, 这里把外轮廓分解为两部分, 一部分是圆台, 另一部分是8个槽, 先加工圆台, 再加工槽, 均用宏程序快速编程[4]。由于企业普遍使用的数控机床为FANUC系统, 为了便于企业人员掌握, 这里以FANUC 0i系统为例来说明程序编制。限于篇幅, 对于FANUC 0i系统宏程序的基本常识这里不做赘述。刀具为直径8 mm的键槽铣刀。

1.1 圆台的加工编程

1.1.1 加工分析

由图1可知, 将正方形毛坯加工成圆台, 对角线方向的余量最大, 单边余量为, 直径8 mm的铣刀每次单边切削量为8 mm, 这样便需要切削6次才能去掉多余的材料, 从半径为60 mm的圆台开始由里向外加工, 按零件轮廓编程, 使用刀具半径补偿功能。

1.1.2 变量设计及宏程序编制

将切削次数设为宏变量#1, 初值为去掉所有余量需要的加工次数6, 将圆台半径设为宏变量#2, 初值为圆台的实际半径60, 通过改变切削次数#1不断改变圆台半径#2即可完成去余量加工。理论上来说圆台半径每次可以向外增加一个刀具直径8, 但这样由于机床的定位误差等因素, 会使得相邻两次切削痕迹间留下残余。这样就需要相邻两次加工轨迹有重叠, 所以实际切削步距要小于刀具直径, 为了提高切削效率, 这里设为7.5[5]。宏变量设置及宏程序如下:

O1111

G90G54M03S600

#1=6 (切削次数, 初值为6)

#2=60 (圆台半径, 初始值为60)

G00Z20

G42G00X[#2]Y0D01

WHILE#1GT0DO1

G01X[#2]Y0Z-10F100

G03X[#2]Y0I[-#2]J0R[#2]

#1=#1-1 (切削次数不断减1)

#2=#2+7.5 (圆台半径不断增加一个步距值)

END1

G01Z10

G40G00X0Y0

Z100

M05M30

1.2 槽的加工编程

1.2.1 加工分析

8个槽的形状和尺寸完全一样, 只编写其中一个槽的加工程序, 使用旋转编程功能, 不断调用子程序即可实现其它7个槽的加工[6]。槽宽为16, 这样直径8 mm的铣刀可以一次铣完 (如果槽宽较大, 一次铣不完, 则可以参照后面所阐述的内轮廓去余量的方法) , 按零件轮廓编程, 使用刀具半径补偿功能。

1.2.2 变量设计及宏程序编制

主程序将旋转次数设为宏变量#1, 初值为7, 旋转角度为#1*45, 通过循环不断改变旋转次数即可改变旋转角度, 从而实现旋转铣槽加工。宏变量设置及宏程序如下:

2 内轮廓加工快速编程

对如图2所示的零件, 这里只考虑内轮廓加工, 外轮廓加工方法如前所述。深度为5的内腔带有4个半径为14的圆耳, 如果同时编程, 则当半径补偿值大于圆弧半径时系统会发出刀具干涉报警, 从而无法继续完成去余量加工, 需要将轮廓分解编程。即将该部分内腔分解为60mm×60 mm的正方形腔和4个圆耳, 分别进行去余量编程。铣刀为φ8的键槽铣刀。

2.1 正方形内腔的加工编程

2.1.1 加工分析

对于60 mm×60 mm的正方形内腔, 单边余量为30mm, 直径为φ8的铣刀每次单边切削量为8 mm, 需要铣削4次才能去掉余量。由工件中心向外加工, 按零件轮廓编程, 使用刀具半径补偿功能。

2.1.2 变量设计及宏程序编制

用宏变量#1表示刀具补偿号, 初值为1, 利用循环不断修改刀具补偿号完成正方形内腔去余量加工。实际加工时, 刀具半径补偿寄存器中的值应分别为D1=25, D2=18, D3=11, D4=4[8]。宏变量设置及宏程序如下:

2.2 圆耳的加工编程

2.2.1 加工分析

4个圆耳的直径为28, 单边余量为14 mm, 铣削2次即可去掉余量, 先编出A→B→C→D部分的去余量程序, 其他3部分可以使用旋转功能调用子程序实现[9]。由作图查知, A、B、C、D四点的坐标分别为 (30, 9.506) 、 (35.091, 16.958) 、 (16.958, 35.091) 、 (9.506, 30) , 按零件轮廓编程, 使用刀具半径补偿功能。

2.2.2 变量设计及宏程序编制

主程序将旋转次数设为宏变量#1, 初值为3, 旋转角度为#1*90, 通过循环不断改变旋转次数即可改变旋转角度, 从而实现旋转铣圆耳加工。子程序用宏变量#2表示刀具补偿号, 利用循环修改刀具补偿号完成去余量加工。实际加工时, 刀具半径补偿寄存器中的值应分别为D1=11, D2=4。宏变量设置及宏程序如下[10]:

O1111 (铣圆耳主程序)

G90G54M03S600

G00X0Y0Z10

#1=3 (旋转次数, 初值为3)

WHILE#1GE0DO1

G68X0Y0R[#1*90]

M98P1122

G69

#1=#1-1 (旋转次数不断减1)

END1

G00X0Y0

Z100

M05M30

O1122 (铣圆耳子程序)

G54G90M03S600

G00 X30Y30

#2=1 (刀补号变量, 初值为1)

WHILE#2LE2DO1

G00G41X30Y9.506D#2

G01Z-10F100

G02X35.091Y16.958R8

G03X16.958Y35.091R-14

G02X9.501Y30R8

G01Z10

G40X30Y30

#2=#1+1 (刀补号不断加1)

END1

G00Z100

X0Y0

M05M30

3 结论

应用宏程序编制零件内外轮廓的去余量 (粗加工) 程序, 有效解决了手工编程去余量的难题, 而且编制的程序很简化, 程序也具有标准性和通用性, 大大减轻了编程人员的工作量、提高了手工编程的效率。宏程序去余量编程的关键是灵活确定变量, 可以设定零件轮廓尺寸、刀具半径补偿号及补偿值、旋转角度等为变量, 通过变量的不断循环变化, 使刀具进行多次切削, 从而完成去余量加工。这将对企业技术人员和数控从业者丰富编程手段和提高编程水平有很大帮助。

参考文献

[1]刘加孝.基于轮廓铣的斜面及倒圆编程技术研究[D].湘潭:湘潭大学, 2010.

[2]周曲珠.宏程序在数控加工椭圆工件中的应用研究[J].机械设计与制造, 2008 (8) :169-170.

[3]王刚, 张棉好, 陈菊蓉.宏程序在曲面数控加工编程中的应用[J].机械工程师, 2010 (10) :62-63.

[4]郭勇.宏程序在数控铣削编程中的应用[J].贵州工业大学学报 (自然科学版) , 2007 (6) :52-55.

[5]周劲松.巧用宏程序解决复杂零件的数控加工编程问题[J].现代制造工程, 2005 (5) :37-38.

[6]程启森.非圆曲线的宏程序编制方法应用研究[J].现代制造工程, 2010 (3) :46-48.

[7]黄启红.宏程序在非圆曲线类零件车削加工中的应用[J].制造业自动化, 2011 (5) :49-50.

[8]陆筠.宏程序在曲面体加工中的应用[J].机械设计与制造, 2007 (10) :103-104.

[9]李桂云.数控机床编程及加工技术[M].大连:大连理工大学出版社, 2011.