在数控车床上加工曲线的零件是企业生产及数控大赛经常涉及到的 这些曲线包括了椭圆 双曲线 抛物线和正弦曲线等 当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时 在加工程序的编制过程中 常需要用若干直线或圆弧拟合非圆曲线 加工出近似轮廓形 其近似程度取决于拟合误差的大小 数值计算和编程的复杂程度取决于逼近线段的形式 数量和逼近方式 如何避免数控程序的重复冗长 使数控机床更好的发挥效益 设计利用宏程序并将其模块化是有效途径之一

编程时需要采用数控系统自带的一种编程方法 FANUC 系统采用宏程序编程 下面主要介绍 FANUC 0i-Mate 系统中的宏程序

1 宏程序

数控程序中含有变量的程序称为宏程序 宏程序可以让用户利用数控系统提供的变量 数学运算 逻辑判断和程序循环等功能 来实现一些特殊的用法 从而使得编制同样的加工程序更加简便

1.1 变量

普通加工程序直接用数值指定 G 代码和移动间隔 例如 GO1 和 X100.0 运用用户宏程序时 数值能够直接指定或用变量指定当用变量时 变量值可用程序或用 MDI 面板上的操作改动 如 #1 #2 100 或 G01 X#1 F300

1 变量的表示及类型

一般编程办法允许对变量命名 但用户宏程序不行 变量用变量符号 # 和后边的变量号指定 例如 #1 #10 等 表达式能够用于指定变量号

2 变量的运算变量常用算术 逻辑运算和运算符 如表 1 2所示

运算符右边的表达式可包含常量 或由函数或运算符组成的变量 表达式中的变量 #j 和 #k 可以用常数赋值 左边的变量也可以用表达式赋值 函数正弦 余弦 正切 反正弦 反余弦和反正切的角度单位是度( ) 括号最多可以嵌套使用 5 级 包括函数内部使用的括号

1.2 功能语句

1 无条件转移 GOTO 语句转移到有顺序号 n 的程序段格式为 GOTO n 其中 n 表示程序段号

例 GOTO1 表示转移到程序段

再如 GOTO#10 表示转移到变量 #10 决定的程序段

2 条件转移 IF 语句在 IF 后指定一条件 当条件满足时转移到顺序号为 n 的程序段 不满足则执行下一程序段

格式为 IF[表达式]GOTO n

3 循环 WHILE 语句在 WHILE 后指定一条件表达式 当条件满足时 执行 DO 到END 之间的程序(然后返回到 WHILE 重新判断条件) 不满足则执行 END 后的下一程序段

格式为 WHILE[条件式]DO m (m=1 2 3 循环执行范围的识别号 ) END m 其中m 只能是 1 2 和 3 否则系统报警 DO END 循环能够按需要使用多次 即循环嵌套

2.编程实例分析

2.1典型零件1

如图 1 所示零件 该零件编程时以椭圆右端中心 O 点作为编程原点 由于加工的椭圆极角 为 90 所以可以采用将椭圆极角设为自变量 当椭圆极角从 O 点 0 逐渐增加到 A 点 90 时 根据椭圆参数方程求得椭圆 OA 段上每个点所对应的短轴值和长轴值 然后再算出椭圆 OA 段上每个点在工件坐标系中所对应的 X 值和 Z 值 从而加工出椭圆 编程中采用条件转移 IF 语句 该椭圆的参数方程 X=39*COS ,Y=25*SIN 其中 X 表示椭圆长轴值 Y 表示椭圆短轴值 表示椭圆极角

其加工程序为

O0001

G98 G21

T0101

M03 S1000

G00 X65 Z5

#1=0 将椭圆极角设为自变量 赋值为 0

N10#2=25*SIN[#1] 参数方程中椭圆短轴值

#3=39*COS[#1] 参数方程中椭圆长轴值

#4=#2*2 椭圆 OA 段上各点在工件坐标系中 X 坐标值 *2 为直径值

#5=#3-39 (椭圆 OA 段上各点在工件坐标系中 Z 坐标值)

#3-39=-(39-#3)

G01 X#4 Z#5 F0.1 加工椭圆

#1=#1+0.1 自变量椭圆极角每次增量为 0.1

IF[#1LE90]GOTO10 如果 #1 小于且等于 90 则返回到 N10 程序段不满足则执行下一程序段

X65

G00 X100 Z100

M05

M30

2.2典型零件2

如图 2 所示零件 从零件图给出的尺寸可知椭圆长轴值为

40mm 我们可以将椭圆长轴设为自变量 数值由 22mm 逐渐减少

到-22mm 然后根据椭圆标准方程 求得所对应的长轴变化值 最

后再算出椭圆每个点在工件坐标系中对应的 X 值和 Z 值 从而加

工出该零件的椭圆部分 编程中采用循环 WHILE 语句 由该椭

圆的标准方程 X2

/402

+Y2

/232

=1

得 X=40*SQRT[1-Y*Y/529] 其中 X 表示椭圆长轴值 Y 表

示椭圆短轴值

以下是加工图 4 的外椭圆轮廓的程序

O0002

G98 G21

T0101

M03 S1000

G00 X65 Z5

X46

G01 Z-5 F0.1

G01 Z-5 F0.1

#1=22 (将椭圆短轴设为自变量 赋值为 22mm)

WHILE[#1GE-22]DO1 (#1 如满足大于且等于-22 则执行 DO 到 END 之间的程序 否则转到 END 后的下一程序段)

#2=40/23*SQRT[529-#1*#1] (由椭圆的标准方程推算出椭圆长轴值)

#3=#1*2 (椭圆 AB 段上各点在工件坐标系中 X 坐标值 *2 为直径值)

#4=-[#2+22] (椭圆上各点在工件坐标系中 Z 坐标值)

G01 X#3 Z#4 F0.1 (加工椭圆)

#1=#1-0.1 (自变量椭圆短轴每次减量为 0.1mm)

END1 (循环结束)

Z-44

X50

G00 Z100

M05

M30

小结

上述两个实例在编程中都使用了宏程序 但是选择了两个不同的参数作为自变量 例 以椭圆极角作为自变量 例 以椭圆长轴作为自变量 这主要由椭圆在工件坐标系中的位置及图样中给出的尺寸而定 通过两个实例可以看出 编写加工椭圆的宏程序首先要选择正确的参数作为自变量 然后依据自变量和椭圆方程求得椭圆上每个点所对应的短轴值和长轴值 再计算出椭圆上每个点在工件坐标中的 值和 值 最终加工出椭圆 以上只是零件的精加工程序 粗加工时由于机床操作系统 零件的加工性质等因素 我们可以采用灵活的粗加工编程方式 如把精加工程序加入到 指令中 或者单独编写粗加工的宏程序 还可以修改刀具中的磨耗值等不同方法来满足粗加工的要求

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