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数控车床加工椭圆类非圆曲线宏程序应用研究摘要：为了能够保证加工零件椭圆轮廓不同位置生产加工的实际要求，在加工内必须就需要应用坐标系旋转及坐标系平移方法，结合椭圆表达方程式，构建数控车装工件和传统坐标系之间关联，结合实例研究案例完成宏程序及粗车循环整体编程控制，真正实现零件加工。
数控车装加工椭圆类非圆曲线宏程序在实际应用内，可以完成不同椭圆轮廓在数控机床内生产，计算流程十分简单，具有良好应用前景。
椭圆属于代表性非圆曲线，本文在分析研究内以某型号数控车削系统作为研究案例对结合坐标系旋转及坐标系平移形式，加强实际生产和数控技能大赛结合，了解数控车装加工任意位置椭圆宏程序编制流程。
关键词：数控加工；宏程序；坐标平移；坐标旋转前言：一般情况下，数控车床主要具有两种指令，分别为直线指令和圆弧插补指令，零件轮廓形状相对简单情况下，直接可以应用直线插补指令借助手工编程形式实现零件生产加工要求。
科学技术水平在快速发展建设内，工业产品类别逐渐多样化建设，非圆曲线开始逐渐出现在零件内。
数控车床由于缺少非圆曲线插补功能，进而非圆曲线加工无法直接应用传统手工编程形式实现。
要是应用软件实现自动编程，所产生的程序数量将会较大，实用性及灵活性得不到有效保证。
宏程序在实际应用内，可以借助函数公式形式，分析了解工件轮廓，程序实用性及灵活性可以得到有效保证。
1、利用坐标平移与坐标旋转将原坐标系的点坐标转移为工件坐标系的新坐标零件在实际生产加工内，经常出现待加工和工件坐标系出现偏差问题，这就需要寻找待加工坐标系和加工工件坐标系之间关联，保证借助加工坐标系，构建专门非圆曲线方程。
数控车床轮廓在划分内，是在xoz平面上所实现，进而非圆曲线方程坐标系在设置内，坐标系内任何一点都应该由坐标旋转方法和坐标平移方法实现。
工件坐标系在生产完毕之后，工件可以获取全新坐标系。
因此，即便数控车床没有专门非圆曲线方程指令，但是依然可以借助坐标旋转指令及坐标平移指令，借助有关数据处理手段，完成非圆曲线方程在不同坐标系内处理任务。
国家职业资格全省统一鉴定数控车工技师论文（国家职业资格二级）论文题目：数控车床上椭圆的编程加工姓名：身份证号：所在省市：数控车床上椭圆的编程加工摘 要：要掌握椭圆的编程方法必须先理解椭圆的数学模型即方程式，在此基础上理解数控车床加工曲线的实质，然后利用宏程序来找到椭圆上各点的坐标值，依次加工出连续的各点，若椭圆的中心发生了平移则只需视具体情况对各点的坐标值进行统一的调整，就解决了椭圆的编程问题。
关键词：数控加工 椭圆 方程 宏程序椭圆曲线是一种复杂的二次曲线，一般只适合在数控机床上加工，而且椭圆曲线的编程也是比较复杂的。
然而，无论是何种曲线，都是坐标点按照曲线方程连续移动形成的，也就是点动成线。
而构成曲线的点有无数，不可能将每个点都找到，只能根据精度要求选择适合的间隔找出一些点，把它们连接起来，近似地表达曲线了。
这也是数控加工中编程计算复杂曲线坐标点的一个基本思路。
对于椭圆这类二次曲线的编程现在主要使用手工编程和自动编程。
在手工编程时椭圆上各点坐标值计算非常麻烦，编程也复杂。
我们就会用到宏程序来简化编程。
一、椭圆的基本方程图1所示椭圆长半轴a 、短半轴b 。
则椭圆方程为：12222=+by a x在数控车床上根据工件坐标系的建立方法，我们将X 轴转变为Z 轴，将Y 轴转变为X 轴，就将数学模型和编程的工件坐标系建立了联系。
如图2所示椭圆方程改变为：12222=+bx a z 。
若在上述方程中已知椭圆上某点P 的X 坐标值为1X ，则通过上述方程可计算出该点的Z 坐标值，即2211bXa a Z -⨯=。
因此对椭圆上的任意点只要知道X 或Z 坐标中的一个值就可以通过方程计算出另一个值，所以椭圆上各点的坐标都可以要求出来。
二、数控车床加工曲线轮廓的机理在数控车床加工时，刀具的运动轨迹是折线，而不是光滑的曲线，只能沿折线轨迹逼近所要加工的曲线运动。
实际上是以脉冲当量为最小位移单位通过X 、Z 轴交替插补进行的，由于脉冲当量很小，所以加工表面仍有较好的质量及表面光洁度，所以我们将椭圆分为足够多的小段直线来加工，关键只要找出椭圆上各点的坐标值，问题就解决了。
采用数控车 B类宏程序加工半椭圆的几种方法分析摘要:编程是数控的技术关键之一，编程主要内容有分析图纸、确定加工工艺、数值计算、编写程序和模拟验证。
宏程序是数控编程中非常重要的一个部分，利用宏程序可以完成椭圆、抛物线等非常规曲线的手工程序的编制，同时简化程序提高效率，是其它指令所不能取代的。
本文将结合教学实际和车间加工情况，分别从几种编程方法对半椭圆的加工在数控车床B类宏程序应用进行分析。
关键字: B类宏程序半椭圆编程用户宏程序是FANUC数控系统及类似产品中特殊编程功能，用户宏程序由于允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移使得编制相同加工操作的程序更方便，更容易。
同时也可以解决一部分常规编程不能完成的图形程序，例如椭圆、抛物线、双曲线、正弦曲线等。
宏程序可以分为A类宏程序和B类宏程序，A类宏程序是早期发展的,是以G65 Hxx P#xx Q#xx R#xx的格式输入,代码来含义很不明显,编制宏程序困难 ,这有点类似于计算机中的汇编语言。
在FANUC 0MD等老型号的系统面板上没有“+”、“-”、“x”、“/”、“=”、“[]等”等符号，故不能进行这些符号输入，也不能用这些符号进行赋值及数学运算，为此如果应用B类宏程序的话就只能在计算机上编好再通过RS-232接口传输的数控系统中,可是如果实训车间没有PC机和RS-232电缆,那么只有通过A类宏程序来进行宏程序编制。
B类宏程序要好用一点, 以直接的公式和语言输入,这和计算机中的高级编程语言很相似,程序也很易懂,但对学生的要求可能要高一点,要有一定的英语基础和一定的计算机基础。
在FANUC 0i及其后（如FANUC 18i）的系统中，则可以输入“+”、“-”、“x”、“/”、“=”、“[]等”等符号，并运用这些符合进行赋值及数学运算，即可按B类宏程序进行编写。
A类宏程序和B类宏程序和相比较，B类宏程序在现实中的应用更为广泛。
对于刚刚学习宏程序的同学，宏程序就像学习计算机C语言一样，理解上有很多困难。
数车宏程序教案-椭圆《数控实习》教案学校XXXXXXXXXXXXX班级XXXX授课教师XXX课题数控车宏程序的应用教学模式理实一体化授课日期201X-XX-XX授课时数1教学目标1、掌握数控宏程序编制非圆曲线。
2、培养学生的观察、比较、分析、综合应用等能力，应用所学知识解决实际问题的能力。
通过问题的探究，培养学生独立思考的能力和团队合作的精神，通过角色扮演，激发学生的学习热情，提高课堂教学效果。
教学重点非圆曲线数控宏程序的编制和加工。
教学难点非圆曲线宏程序的编制。
教学条件多媒体教室、机加工车间学情分析1.学生已经有一定的编程和机床操作的基础，兴趣很高，也逐渐认识了数控加工的本质，应充分肯定、鼓励,体现鼓励教育的功能。
2.学生对宏程序变量赋值理解不是很清楚，特别是点的计算，在上课时教师应重点强调。
板书设计：数控车宏程序的应用1、宏程序指令的应用2、B类宏程序3、椭圆零件的宏程序编制4、宏程序应用举例5、宏程序任务驱动教学环节教学内容教师活动学生活动复习提问引入1、复习数控圆弧指令编程代码：G02G03。
2、除了圆弧和正圆之外我们还有很多场合会有非圆曲线？今天我们的任务就是用以前不同阶段所学的知识，来完成非圆曲线的宏程序编制和加工。
引导启发思考回答任务展示1、学习椭圆的宏程序编制2、零件的工艺分析，确定加工方案；3、编写零件程序；4、加工零件。
分析零件图布置任务认识零件图明确任务任务一：学习宏程序的编制一、宏程序指令的应用适合椭圆、抛物线、双曲线等没有插补指令的曲线编程；适合图形一样，只是尺寸不同的系列零件的编程；适合工艺路径一样，只是位置参数不同的系列零件的编程。
较大地简化编程；扩展应用范围播放课件布置任务巡回指导分组讨论思考总结完成学案二、B类宏程序变量：表示方法：#和变量序号，也可用表达式，但必须全部写在“[]”中，如#20、#[#1+#2+20]直接赋值：用“=”直接赋值，但“=”左边不能用表达式，如#101=50+#100-21启发引导以小组为单位回答无条件转移格式：GOTOn（n:程序段号）条件转移格式一：IF[条件表达式]GOTOn;表示如果表达式指定的条件满足时，则转移到标有顺序号n的程序段，如果指定条件不满足，则执行下个程序段。
在FANU数控车床上使用宏程序编制椭圆加工程序i=rCAD/CAM勺普及计算机自动编程虽然有取代手工编程的趋势。
但是巧用宏程序开发加工程序,可以提高编程效率, 达到事半功倍的效果。
1 宏程序概述1.1 宏程序定义所谓宏程序, 即用户宏程序的简称。
该功能的含义是把一组采用变量和演算式的命令所构成的某一功能, 如同子程序那样,记录在数控装置的存储器中, 其记录的这组命令（又称为用户宏程序体）就是宏程序。
它可以用一个特定的指令代码（如P XXXX ）来代表,通过呼出用户程序指令（如G65X XXX ）即可调用这一功能。
1.2 宏程序编程随着数控系统的不断更新, 宏指令应用越来越广泛。
以日本FANUC-O系统为例Q 系统使用B类宏指令，在0系列的早期版本中，曾使用A类宏指令，主要特征为使用G65代码为宏指令专用代码,包括宏变量的赋值、运算、条件调用等。
B类宏指令功能相对A类而言，其功能更强大，编程更直观。
在FANUC-Oi系统的固定循环指令中,毛坯切削循环G71指令内,平行轮廓削循环G73指令内部都可以使用宏程序进行编程。
宏指令编程像高级语言一样, 可以使用变量进行算术运算逻辑运算和函数混合运算进行编程。
在宏程序形式中, 一般都提供循环判断分支和子程序调用的方法。
可编制各种复杂的零件加工程序。
熟练应用宏程序指令进行编程, 可大大精简程序量, 还可以增强机床的加工适应能力。
比如可以将抛物线、椭圆等非圆曲线的算法标准化后做成内部宏程序, 以后就可以像圆弧插补一样按标准格式编程调用, 相当于增加了系统的插补功能。
2 椭圆形加工宏程序的编程在数控系统中，G02/G03圆弧插补指令只能加工标准圆弧，对于非标准圆弧所构成的特殊曲线或曲面除采用专业软件自动生成加工程序外, 还可利用宏程序编程方法进行加工。
设Z坐标为自变量#2,X坐标为因变量#1,自变量步长为△ W, 则公式曲线段的精加工程序宏指令编程模板如下#2=Z1(给自变量#2赋值Z1:Z1是公式曲线自身坐标系下起始点的坐标值)WHILE #2 GE Z2(自变量#2的终止值Z2:Z2是公式曲线自身坐标系下终止点的坐标值)#1=b*SQRT(1-#2*#2/a2)函数变换:确定因变量#1(X)相对于自变量#2(Z) 的宏表达式)#11=±#1 + △ X(计算工件坐标系下的X坐标值#11:编程中使用的是正轮廓,#1前冠以正，反之冠以负；△ X为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的X轴偏移量。
数控车削椭圆弧的手工编程方法张淑玲【摘要】数控车削加工过程中,经常存在带有任意位置椭圆弧的零件,但是数控车削椭圆弧时,却不能采用直线及圆弧编程指令,因此,需对椭圆弧进行一定的数学理论分析,并结合华中数控系统中的宏程序,以实例的方式阐明任意位置椭圆弧的手工编程方法.【期刊名称】《工业技术与职业教育》【年(卷),期】2017(015)002【总页数】3页(P15-16,61)【关键词】数学分析;编程方法;宏程序;编程【作者】张淑玲【作者单位】华北理工大学,河北唐山063000;唐山工业职业技术学院,河北唐山063299【正文语种】中文【中图分类】TP313在现代机械制造过程中，数控机床的应用越来越多，数控加工中也会经常碰到一些带有椭圆、抛物线、双曲线等非圆二次曲线的零件。
对于零件中这样的曲线，常用的数控指令已无法编制，需利用机床自身的宏指令功能才能进行编程[1]。
当然对于这类零件也可采用软件进行编程，但自动生成的程序会很多，也会占用很大的内存，同时也需要机床与计算机间的传输，对于结构不是很复杂但却还存在几段非圆二次曲线的零件来说将大大降低生产效率，而如果采用宏程序手工编程的话，程序内容大大缩短，减少内存，同时也大大发挥了数控机床的功能。
下面将结合华中世纪星数控系统介绍数控车削任意位置椭圆弧的手工编程方法。
如图1所示椭圆综合轴。
此综合轴上共包含ABCD4段椭圆弧面，并且4段椭圆所在的加工位置以及每个椭圆所截取的椭圆弧的位置均不同，此时需编程人员编程思路清晰，数学理论扎实，结合华中数控系统宏程序的功能编写出正确的宏程序。
编写椭圆弧的理论基础主要是椭圆方程的确定。
数学理论中椭圆的标准方程为：X2/a2+Y2/B2=1；由于在数控车床编程坐标系中坐标轴名称与数学坐标系中坐标轴名称不同，因此椭圆标准方程变为Z2/a2+X2/b2=1，这时设定Z为自变量，根据数控车床坐标系里的椭圆方程便可以得出，这样数控机床刀具的定位便获得了准确的坐标值。
数控车椭圆宏程序编程解析相关知识：●椭圆关于中心、坐标轴都是对称的,坐标轴是对称轴，原点是对称中心.对称中心叫做椭圆中心。
椭圆和X轴有2两个交点，和Y轴有两个交点，这四个交点叫做椭圆顶点。
●椭圆标准方程:x2 / a2 + y2 / b2 = 1 ( a为长半轴,b为短半轴，a 〉b 〉0 ）●椭圆参数方程：x=a*cosM y=b＊sinM （a为长半轴，b为短半轴,a 〉b 〉0 ，M是离心角，是椭圆上任意一点到椭圆中心连线与X正半轴所成的夹角,顺时针为负，逆时针为正.）编程思路：如N090 #101=20N100 WHILE[#101GE0］DO1N110 #102=26＊SQRT［1-［＃101*＃101］/[20*20]]N120 G01 X[#102］Z［＃101—20］N130 ＃101=＃101—0。
1N140 END1将椭圆曲线分成200条线段，用直线进行拟合非圆曲线，每段直线在Z轴方向的直线与直线的间距为0。
1,如＃101=#101—0。
1，根据曲线公式,以Z轴坐标作为自变量，X轴坐标作为应变量，Z轴坐标每次递减0.1MM,计算出对应的X坐标值。
宏程序变量如下：＃101为非圆曲线公式中的Z坐标值，初始值为20#102为非圆曲线公式中的X坐标值(直径值），初始值为0G01 X[＃102] Z[#101-20]建立非圆曲线在工件坐标系中的X Z坐标，系就是椭圆的中心坐标。
各种椭圆类型宏程序编制：图纸一：图纸一分析：加工本例工件时，试采用B类宏程序编写，先用封闭轮廓复合循环指令进行去除余量加工。
精加工时，同样用直线进行拟合，这里以Z坐标作为自变量，X坐标作为应变量，其加工程序如下：O0001G99 G97 G21G50 S1800G96 S120S800 M03 T0101G00 X43 Z2 M08G73 U21 W0 R19G73 P1 Q2 U0。
5 W0。
1 F0。
2N1 G00 X0 S1000G42 G01 Z0 F0.08＃101=25N10 #102=30*SQRT[1—[＃101＊＃101］/［25＊25］]G01 X［#102] Z[#101—25］＃101=#101-0.1IF［＃101GE0］GOTO10Z—37.5G02 X35 Z—40 R2.5G01 X36X40 Z—42N2 X43G70 P1 Q2G40 G00 X100 Z100 M09T0100 M05G97M30图纸二：图纸二分析：加工本例工件时，试采用B类宏程序编写，先用封闭轮廓复合循环指令进行去除余量加工。
车床椭圆编程例1. 如图，以原点为圆心，分别以a、b（）为半径作两个圆，点B是大圆半径OA与小圆的交点，过点A作，垂足为N，过点B作，垂足为M，当半径OA绕点O旋转时求点M的轨迹的参数方程。
并说明曲线类型。
解：设点M的坐标为（x,y），是以Ox为始边，OA为终边的正角。
取为参数，那么即这就是所求点M的轨迹的参数方程。
消去参数后得到，由此可知，点M的轨迹是椭圆。
椭圆z向长轴半径40，X向短轴半径24,右半椭圆直接采用分层切削加工出椭圆。
O0001G0 X100 Z100T0101 M03 S450G0 X49 Z3G1 Z1 F200G65 H01 P#201 Q46500 赋值#201=46.5 (把X值的开始切削点向直径外偏移出来) N70 G65 H01 P#200 Q0000 赋值#200=0 (开始的角度)N80 G65 H31 P#204 Q48000 R#200 #204=48*SIN（#200）G65 H02 P#204 Q#204 R#201 把开始切削点向直径外偏移出来G65 H32 P#205 Q40000 R#200G65 H03 P#205 Q#205 R39500 把Z值的开始切削点移到Z=0.5处(Z留0.5的加工余量) G1 X#204 Z#205 加工G65 H02 P#200 Q#200 R5000 #200=#200+5 (增加5度)G65 H84 P80 Q#204 R47990 判断X的值是否到48mm处,没有再回到70句继续加工G65 H03 P#201 Q#201 R1500 增加X的加工余量。
准备再重新加工G0 X49 Z1G0 X#201 避免到加工后面时，进刀太慢G65 H84 P70 Q#200 R85000 判断角度是否到85度，少于时，再重新加工一层。
（不加工到90度是让X有精加工的余量）G0 X100 Z100 M05M00 停车看加工粗加工的情况。
在数控铣床上应用宏程序加工椭圆的几种方法
吴艳芳
【期刊名称】《《职业》》
【年(卷),期】2008(000)005
【摘要】宏程序是程序编制的高级形式.它应用了大量的编程技巧.例如数学模型的建立.加工刀具的选择等.这些使得宏程序的精度很高。
特别是对于中等难度的零件.使用宏程序进行编程加工要比自动编程加工快得多,所以能应用手工编程的地方尽量不要使用自动编程。
椭圆是在宏程序的编制中经常出现的一种图形。
它不仅要求编制者掌握椭圆的相关方程.而且能够熟练地应用方程式.以便应对各种形式的椭圆的编程。
下面以西门子802系统、FANUC系统及华中系统数控铣床为例说明在加工椭圆外廓时所使用的宏程序.按照实际编程的顺序及应用示例.将几种方法介绍如下。
【总页数】1页(P80)
【作者】吴艳芳
【作者单位】山东淄博技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG65
【相关文献】
1.数控铣、加工中心椭圆轮廓宏程序编程 [J], 杨志丰
2.用宏程序在数控铣床上编制球面加工程序 [J], 卢小燕
3.数控铣削加工中椭圆精确加工的宏程序实现 [J], 武鹏飞;颜凌云;包宗贤;郏义征
4.FANUC数控系统用户宏程序应用——椭圆凸台数控铣削加工 [J], 王宏;吴新佳
5.宏程序在数控铣削加工椭圆球面上的应用 [J], 马彩凤;都维刚
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