凹球面的宏程序加工

凸、凹椭圆半球面程序的编制【摘要】：在数控铣床的日常加工中，除了加工一些由直线、圆弧组成的轮廓外，还经常遇到些与椭圆相关的图形，如：椭圆外形、椭圆斜面、椭圆半球面等。

由于操作系统没有椭圆插补功能，因此，使用常规的编程手段是无法完成程序编制的。

但是，近几年来，由于数控大赛的作用，宏程序被广泛的认识并运用起来，而且越来越成熟，使得椭圆加工变为可能。

主要讲述利用FANUC系统进行相对复杂的凸、凹椭圆半球面程序的编制。

【关键词】：椭圆半球面；宏程序FANUC；变量一、椭圆参数方程式其中，C点坐标X、Y的坐标值为X=A*COSαY=B*SINαA 为椭圆的长轴，B为椭圆的短轴。

二、凸椭圆半球面宏程序的编制（球刀）O0001;#1=40;椭圆长半轴#2=25;椭圆短半轴#3=10;椭圆高度值#4=3;（球刀）刀具半径#5=3; 进给下刀高度#6=0; XZ平面深度计算角度#7=1; XZ平面计算角度增量#8=90;XZ平面计算终止值#9=0; XY平面椭圆计算初始值#10=1;XY平面椭圆计算角度增量#11=45; 图形旋转角度#12=200;下刀速度#13=500;切削速度G21;G00 G17 G40 G49 G54 G69 G80 G90 S2000 M03; Z100.;安全高度G52 X70. Y70.;新坐标原点G68 X0 Y0 R#11; 图形旋转Z[#4+#5]; Z轴定位WHILE [#6 LE #8] DO1; 执行总循环#14=[SIN[#6]*[#1+#4]];每层椭圆长半轴值#15=[SIN[#6]*[#2+#4]];每层椭圆短半轴值#16=[[COS[#6]*[#3+#4]]-#3]; Z轴坐标值G01 F#12 X#14 Y0; XY定位Z#16; Z轴下刀至层深WHILE [#9 LE 360] DO2;执行椭圆循环X[COS[#9]*#14] Y[SIN[#9]*#15] F#13; 椭圆加工#9=[#9+#10];XY平面新计算角度END2; 结束椭圆循环#9=0; 计算角度清0#6=[#6+#7]; 新深度计算角度END1; 结束总循环G00 G90 Z100.;抬刀至安全高度G52 X0 Y0;复原坐标原点G69;取消旋转M05;M30;%三、编程、加工时的说明1、对刀时以球刀的球心为对刀点，因为只有球心点才能进行控制。

技术 应用 Application 今日制造与升级 │ 71终指向球面球心（图2e===R 工曲面的法线e=，如适应性，通常采用球头刀进行切削加工。

而在球头刀底端靠近回转中心的削速度几乎为零，对工件形成挤压效应，因此越靠近球头刀底端的切削性球头刀底端或底端附部位近投入切削，需要借助CAM 软件生成使刀轴沿切削侧倾一个角度的刀位轨迹，让球头刀最具切削性能的刀刃部位切削工件以达果，这需要用到五轴联动数控机床才能实现，从而提高了加工成本。

而球头在切削工件过程中始终和工件加工表面形成点接触，因此在保证切削质量的切削效率。

目前，汽车车身模具、塑料模、轮机叶片等被加工部位主要由空的零部件数控加工中，非球头刀(如平头立铣刀、锥状刀、成形刀等)正在成曲面的数控加工。

由于平头立铣刀具有调整方便、使用寿命长、切削效等特点，在曲面加工中的重要性正逐渐为人们所认识。

因此，分析球头刀的不足之处，研究非球头刀，特别是在内凹球面数控加工中用平头立铣刀替有极现实的意义。

1球头刀的加工局限球头刀主要用于曲面的切削加工，问题在于球头刀的实际切削速度随触部位的不同而变化。

在球头刀底端靠近回转中心的部位，球头刀的切削而，在实际生产中所使用的球头刀其底端为一小平面。

在数控编程中，刀位形状设计的。

若球头刀底端平面参与了切削加工，则将产生加工误差，影响何精度。

在相同条件下，平头立铣刀在被加工表面留下刀痕的残留高度为h=si[R-表面质量差。

=2，L 用平头立铣刀铣削内凹球面在加工一般空间自由曲面时，为了使平头立铣刀在加工凹面过程中不要:在铣削内凹球面的方法中，往往采用球头刀进行切削加工，而在球头刀底端越靠近回转中心的部位，切削性能越差。

并且球头刀受其形状限制，在切削工件过程中始终和工件加工表面形成点接触，在保证切削质量的前提下无法提高切削效率。

鉴于此，本文探讨了如何用平头立铣刀铣削内凹球面以及平头立铣刀铣削内凹球面的优点，并通过实例用CAM 软件UG NX 生成此方法的刀位轨迹。

宏程序在圆周圆弧凹槽铣削加工编程中的应用作者：黄继战来源：《CAD/CAM与制造业信息化》2013年第05期本文简介了宏程序编程基础理论，设计了圆周均布圆弧凹槽铣削加工的宏程序，并给出该宏程序应用实例。

实践表明，该宏程序简化了圆周均布圆弧凹槽的编程，缩短了程序调试时间，具有通用性和灵活性，对圆周均布的其他相同结构铣削加工数控编程具有参考价值。

在机械加工中，沿圆周均布的圆弧凹槽是比较常见的结构，采用常量编程，加工程序编制、调试复杂，没有通用性，编程效率低。

基于上述，采用变量编程对圆周均布的圆弧凹槽典型零件结构进行参数化编程，对该类零件凹槽结构的数控编程只需像调用固定循环指令一样，指定圆弧凹槽几何参数，即可用于加工，大大提高了编程和程序调试效率，对圆周均布相似结构形状的数控铣削加工编程具有借鉴意义。

一、FANUC 0i系统宏程序编程基础1.变量变量是宏程序中最重要的要素，变量提供了参数化程序中的关键元素——可变量，变量里存储的是一些可以改变的数据。

变量用#i表示（i=1、2、3…），变量引用将跟随在一个地址后的数值用一个变量来代替，即引入了变量，如G01X#1F#2。

2.控制指令控制指令起到控制程序流向的作用，实现程序的跳转。

宏程序编程时主要使用下面两种转移和循环语句：①IF语句（条件转移：IF[条件表达式]GOTO n；）；②WHILE语句（当……时循环）。

由WHILE语句构造的DO循环最多可以进行3重嵌套，但循环不能交叉，条件转移IF语句可以跳出WHILE循环，但不能跳入WHILE循环。

3.宏程序的定义和调用宏程序的定义和子程序的定义相似，不同之处主程序采用G65或G66指令调用宏程序，而使用M98指令调用子程序。

宏程序还可以用G代码、M代码调用。

宏程序的调用格式是G65或G66 P_L_。

G65为非模态调用，G66为模态调用，P值为宏程序的程序号，L值为调用次数，“”传递到宏程序的数据。

“”有两种格式，应用时一般采用自变量赋值Ⅰ，即用英语字母后加数值进行赋值，除了G、L、O、N和P之外，其余21个英文字母都可以给自变量赋值，每个字母赋值一次，从A、B、C……X、Y、Z ，赋值不必按字母顺序进行，但I、J、K例外，不赋值的字母可以省略。

FANUC系统基于宏程序的球面数控编程蒙斌;吴凡【摘要】目前的数控铣削系统,在加工二维平面轮廓时,可以用直线或圆弧插补指令直接进行手工编程.在加工三维曲面轮廓时,则无法直接用常规方法进行编程,因为空间轮廓的坐标计算相当复杂,计算的工作量很大,通常很难实现.实际编程时利用宏程序的循环功能,将三维曲面分层切削.在高度方向每次下降一个高度,然后再在垂直于高度方向上沿圆弧或非圆曲线轮廓切削,最终用多层曲面来逼近三维曲面.具体分析了球面编程时的几何模型和数学模型.给出了球面的宏程序编程实例,可以有效解决复杂曲面的手工编程问题.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2017(046)010【总页数】3页(P10-12)【关键词】FANUC系统;宏程序;三维曲面;数控;编程【作者】蒙斌;吴凡【作者单位】宁夏大学机械工程学院,宁夏银川 750021;宁夏永宁中学,宁夏银川750021【正文语种】中文【中图分类】TG659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、大大提高编程的适用范围和零件加工效率。

但是常规的手工编程只能编写平面二维轮廓的加工程序，无法编写三维曲面的加工程序。

目前的主流数控系统都具有高级语言（宏程序）编程功能，借助于该功能用户可以在数控系统基本编程功能不能满足需要时进行编程功能的扩展，也可以对数控系统的控制功能进行二次开发。

利用数控系统的宏功能就可以实现三维曲面的手工编程，而且宏功能使用得当的话，可以使得编程快捷简便[1-2]。

但是由于它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，所以受这种因素的影响，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[3-4]。

数控宏程序车削凹圆弧异形螺纹探索作者：张孟陶来源：《现代职业教育·职业培训》2017年第03期（安徽阜阳技师学院机电工程系，安徽阜阳 236000）[摘要] 数控车削中，异形螺纹的编程和加工有别于普通螺纹，在没有成形刀具的情况下，单纯使用固定指令手工编程或使用编程软件自动编程都很难完成，而运用数学思想，建立数学模型，编写具有逻辑运算功能的宏程序，使用常规刀具也能够车削异形螺纹，这也是当前数控车削教学中的难点。

通过具体试验，可以找到车削凹圆弧异形螺纹几种较为实用的编程方法，对数控教学及技能比赛有一定的帮助。

[关键词] 数控；宏程序；车削；凹圆弧；异形螺纹[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）09-0117-03一、引言近年来，随着我国对制造业发展的重视，数控加工作为先进制造技术的典型代表，逐渐被人们所熟知。

许多高职和中职院校相继开设了数控专业，为使用数控设备的企业培养数控人才，数控技能比赛也在全国各省市陆续举办。

纵观近几年教育系统和人社系统举办的数控车工技能比赛，异形螺纹的车削，被作为难点项目考查参赛人员的编程和加工水平。

所谓异形螺纹是指螺纹的牙型和尺寸与普通螺纹不同的螺纹，而异形螺纹的编程和加工也有别于常见螺纹（如三角螺纹和梯形螺纹）的编程和加工。

三角螺纹和梯形螺纹的加工方法通常是采用机夹成形螺纹刀，对螺纹进行直进法或斜进法加工，在FANUC数控系统下，手工编程指令一般使用单行程螺纹切削指令G32、螺纹切削单一循环指令G92、螺纹切削复合循环指令G76。

另外也可以使用数控车编程软件将螺纹的大径和小径画出，通过设置软件中的加工参数，自动生成螺纹加工程序，再将程序传输到数控车床中。

相对于常见螺纹固定的编程指令和简单的加工方式而言，异形螺纹的编程和加工较为复杂。

无论使用哪种编程指令和编程方式，只有刀具的形状符合螺纹的牙型，才能加工出合格的螺纹。

三角函数及其相关定理在数控编程宏指令中的应用摘要】数学中的函数及其逻辑关系在手工编程中的地位非常重要，但对于数学知识比较贫乏的技术人员，未必都能掌握一定的数学知识及其逻辑宏指令运算，本文就三角函数在数控编程宏指令中用于倒R球面及斜面加工中作为参考。

【关键词】三角函数在数控编程宏指令的应用：R球面圆角铣削，斜面铣削中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2010）11-114-02必须强调的是，尽管使用各种CAD/CAM软件来编制数控加工程序已经潮流（或主流），但手工编程毕竟还是基础，各种"疑难杂症"的解决往往还要利用手工编程，且手工编程还可以使用变量编程，既宏指令的应用。

其最大特点就是将有规律的形状或尺寸用最短的程序表示出来，具有极好的易读性和易修性，编写出的程序非常简洁，逻辑严密，通用性强，而且机床在执行此类程序时较CAD/CAM软件生成程序更为快捷，反应更迅速。

三角函数在宏程序中的更是广泛，下面就以西门子802D为例讲解三角函数在倒R球面及斜面加工中的应用。

一、三角相似定理及勾股定理应用于宏指令中加工凹R球面遇到一些宏指令编程问题，首先要分析走刀路径，然后建立数学模型来解决实际问题（如图1所示）。

加工SR=26的凹球面，用￠=8的球头铣刀，下刀点在A点下刀终止点在B点，应先计算下刀点A的坐标为：X=26-4=22、Z=4{即A点的初始坐标为（22、4）}。

应用三角形的相似定理：△OBC∽△OB′C′，所以OB′/OB=OC′/OC,即22/24=X/22得X=18.615，再有勾股定理得C′的坐标Z′=√22 -18.615 =11.725,{即C′的坐标为（18.615、-11.725）}下面以西门子802D为例编写其加工的宏程序：AOQIUMIANJIAOGONG 程序名G90G17G40 建立坐标，取消刀补T3M06 选刀G00Z50 刀具快速定位TRANS X0 Y-18 坐标平移G00X22Y0 快速定位Z4 下刀R1=2 设置R1的初始值R2=2 设置R2的初始值AAA: 子程序名AROT RPL=R1 平面坐标系增量旋转R1G03X18.615 Z=-7.725 CR=22 逆圆弧插补GOOZ4 快定位X22R2=R2+2 R2变量赋值IF R2<=360 判断语句GOTOBAAA 跳转G0 Z50 快速定位ROT 取消旋转指令TRANS 取消平移坐标指令M05 主轴停止M30 程序停止二、三角函数应用于宏指令中加工凸圆角（或球面）的加工我们再来分析（图2所示）在其轮廓上加工出R3圆角，同样分析走刀路线并建立数学模型，如b1点的A点下刀走轮廓形状，再回到起初位置逐一分刀下到B点为止，则A点到B点的数学模型为（用￠=8的球头铣刀）：以∠A0B=90°为初始角度，终止角度为0，所以有：刀具在加工过程中发生了下列的变化函数关系：Z=(4+3)SIN(90°-￠-4-3),X=（4+3）COS(90-￠)-3,这里的￠为宏指令指定要变化的量，下面同样西门子802D为例编写（如图2）的宏程序：TUQIUMIANJIAGONG 程序名R1=4 设置R1的初始值R2=3 设置R2的初始值R3=90 设置R3的初始值AAA: 子程序名R4=(R1+R2)SIN(R3)-R1-R2 建立三角函数关系R5=(R1+R2)＊COS(R3)-R2G01Z=R4 直线插补＄TC-DP6[3、2]=R5 设置刀具半径补偿值G0X110Y27 快速点定位Z5G01Z-10G42X90Y27D2 刀具右补偿G01X75.63Y23.150G03X68.476Y5.336CR=12 逆圆弧插补G02X68.476Y-41.336CR=45 顺圆弧插补G03X75.631Y-59.150CR=12G01X90Y-63G40X110 取消刀具补偿G0Z50R3=R3-3 再次给R3赋值IFR3﹥=0 判断语句GOTOBAAAM17 子程序调用结束三、三角函数应用于斜角（或斜面）的加工分析如图所示轮空斜面，不难看出刀具从A→B的点函数关系为X=6+△Ztg15°△Z为宏指令指定的变化量，下面同样西门子802D为例编写（如图3）的宏程序XIEMIANXIXUE 程序名G90G40G17 建立绝对坐标系取消刀补设置坐标平面T1D1 建立刀具刀补M6 调用刀具G54G90G00Z50 在G54坐标下建立绝对系快速点定位M3S800F100 主轴正传G00X0Y0L100 调用子程序G00Z50M05 主轴停止M30 程序结束L100 子程序名R1=0 设置R1的初始值R2=-5 设置R2的初始值R3=5＊TAN(15°) 设置R3的初始值AAA; 子程序名R3=R3+R1＊TAN(15°)再次给R3赋值R2=-5-R1 建立R3的函数关系＄TC-DP6[1、1]=R3 设置刀具半径补偿值G0X-110Y40 快速点定位Z-3G01Z=R2 直线插补G41G1Y20F300 刀具左补偿X-18G02X-74Y13CR=7 顺圆弧插补指令G01X71Y-13G02X-81Y-20CR=7G01X-110G0Z50G40X-110 取消刀具补偿值R1=R1+0.1 建立R1的函数关系IFR1＜5 判断语句GOTOBAAA 调用子程序M17 子程序调用结束结论：通过上面几个例子，我们不难看出应用三角形的相关定律及建立三角函数关系在手工编程宏指令当中的作用极其重要，对于其他的数学函数关系也同样有着不可替代的作用，笔者只是以三角函数为例让大家在以后的编程中有所领悟。