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在數控車床上加工曲線的零件是企業生產及數控大賽經常涉及到的 這些曲線包括了橢圓 雙曲線 拋物線和正弦曲線等 當采用不具備非圓曲線插補功能的數控機床加工非圓曲線輪廓的零件時 在加工程序的編制過程中 常需要用若干直線或圓弧擬合非圓曲線 加工出近似輪廓形 其近似程度取決于擬合誤差的大小 數值計算和編程的復雜程度取決于逼近線段的形式 數量和逼近方式 如何避免數控程序的重復冗長 使數控機床更好的發揮效益 設計利用宏程序并將其模塊化是有效途徑之一

編程時需要采用數控系統自帶的一種編程方法 FANUC 系統采用宏程序編程 下面主要介紹 FANUC 0i-Mate 系統中的宏程序

1 宏程序

數控程序中含有變量的程序稱為宏程序 宏程序可以讓用戶利用數控系統提供的變量 數學運算 邏輯判斷和程序循環等功能 來實現一些特殊的用法 從而使得編制同樣的加工程序更加簡便

1.1 變量

普通加工程序直接用數值 G 代碼和移動間隔 例如 GO1 和 X100.0 運用用戶宏程序時 數值能夠直接或用變量當用變量時 變量值可用程序或用 MDI 面板上的操作改動 如 #1 #2 100 或 G01 X#1 F300

1 變量的表示及類型

一般編程辦法允許對變量命名 但用戶宏程序不行 變量用變量符號 # 和后邊的變量號 例如 #1 #10 等 表達式能夠用于變量號

2 變量的運算變量常用算術 邏輯運算和運算符 如表 1 2所示

運算符右邊的表達式可包含常量 或由函數或運算符組成的變量 表達式中的變量 #j 和 #k 可以用常數賦值 左邊的變量也可以用表達式賦值 函數正弦 余弦 正切 反正弦 反余弦和反正切的角度單位是度( ) 括號多可以嵌套使用 5 級 包括函數內部使用的括號

1.2 功能語句

1 無條件轉移 GOTO 語句轉移到有順序號 n 的程序段格式為 GOTO n 其中 n 表示程序段號

例 GOTO1 表示轉移到第一程序段

再如 GOTO#10 表示轉移到變量 #10 決定的程序段

2 條件轉移 IF 語句在 IF 后一條件 當條件滿足時轉移到順序號為 n 的程序段 不滿足則執行下一程序段

格式為 IF[表達式]GOTO n

3 循環 WHILE 語句在 WHILE 后一條件表達式 當條件滿足時 執行 DO 到END 之間的程序(然后返回到 WHILE 重新判斷條件) 不滿足則執行 END 后的下一程序段

格式為 WHILE[條件式]DO m (m=1 2 3 循環執行范圍的識別號 ) END m 其中m 只能是 1 2 和 3 否則系統報警 DO END 循環能夠按需要使用多次 即循環嵌套

2.編程實例分析

2.1典型零件1

如圖 1 所示零件 該零件編程時以橢圓右端中心 O 點作為編程原點 由于加工的橢圓極角 為 90 所以可以采用將橢圓極角設為自變量 當橢圓極角從 O 點 0 逐漸增加到 A 點 90 時 根據橢圓參數方程求得橢圓 OA 段上每個點所對應的短軸值和長軸值 然后再算出橢圓 OA 段上每個點在工件坐標系中所對應的 X 值和 Z 值 從而加工出橢圓 編程中采用條件轉移 IF 語句 該橢圓的參數方程 X=39*COS ,Y=25*SIN 其中 X 表示橢圓長軸值 Y 表示橢圓短軸值 表示橢圓極角

其加工程序為

O0001

G98 G21

T0101

M03 S1000

G00 X65 Z5

#1=0 將橢圓極角設為自變量 賦值為 0

N10#2=25*SIN[#1] 參數方程中橢圓短軸值

#3=39*COS[#1] 參數方程中橢圓長軸值

#4=#2*2 橢圓 OA 段上各點在工件坐標系中 X 坐標值 *2 為直徑值

#5=#3-39 (橢圓 OA 段上各點在工件坐標系中 Z 坐標值)

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

G01 X#4 Z#5 F0.1 加工橢圓

#1=#1+0.1 自變量橢圓極角每次增量為 0.1

IF[#1LE90]GOTO10 如果 #1 小于且等于 90 則返回到 N10 程序段不滿足則執行下一程序段

X65

G00 X100 Z100

M05

M30

2.2典型零件2

如圖 2 所示零件 從零件圖給出的尺寸可知橢圓長軸值為

40mm 我們可以將橢圓長軸設為自變量 數值由 22mm 逐漸減少

到-22mm 然后根據橢圓標準方程 求得所對應的長軸變化值

后再算出橢圓每個點在工件坐標系中對應的 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 WHILE 語句 由該橢

圓的標準方程 X2

/402

+Y2

/232

=1

得 X=40*SQRT[1-Y*Y/529] 其中 X 表示橢圓長軸值 Y 表

示橢圓短軸值

以下是加工圖 4 的外橢圓輪廓的程序

O0002

G98 G21

T0101

M03 S1000

G00 X65 Z5

X46

G01 Z-5 F0.1

G01 Z-5 F0.1

#1=22 (將橢圓短軸設為自變量 賦值為 22mm)

WHILE[#1GE-22]DO1 (#1 如滿足大于且等于-22 則執行 DO 到 END 之間的程序 否則轉到 END 后的下一程序段)

#2=40/23*SQRT[529-#1*#1] (由橢圓的標準方程推算出橢圓長軸值)

#3=#1*2 (橢圓 AB 段上各點在工件坐標系中 X 坐標值 *2 為直徑值)

#4=-[#2+22] (橢圓上各點在工件坐標系中 Z 坐標值)

G01 X#3 Z#4 F0.1 (加工橢圓)

#1=#1-0.1 (自變量橢圓短軸每次減量為 0.1mm)

END1 (循環結束)

Z-44

X50

G00 Z100

M05

M30

小結

上述兩個實例在編程中都使用了宏程序 但是選擇了兩個不同的參數作為自變量 例 以橢圓極角作為自變量 例 以橢圓長軸作為自變量 這主要由橢圓在工件坐標系中的位置及圖樣中給出的尺寸而定 通過兩個實例可以看出 編寫加工橢圓的宏程序首先要選擇正確的參數作為自變量 然后依據自變量和橢圓方程求得橢圓上每個點所對應的短軸值和長軸值 再計算出橢圓上每個點在工件坐標中的 值和 值 終加工出橢圓 以上只是零件的精加工程序 粗加工時由于機床操作系統 零件的加工性質等因素 我們可以采用靈活的粗加工編程方式 如把精加工程序加入到 指令中 或者單獨編寫粗加工的宏程序 還可以修改刀具中的磨耗值等不同方法來滿足粗加工的要求

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