巧用宏程序加工椭球面

数控车床加工椭圆的宏程序随着数控技术不断进步, 数控车床加工中各种复杂形面也日渐增多, 如椭圆、抛物线、正弦曲线、余弦曲线、双曲线等各种非圆曲面。

对于上述各种复杂成形面, 利用CAM 软件进行自动编程相对简单, 但由于种种原因, 在绝大多数情况下数控车床主要还是依靠手工编程。

椭圆轴线与数控车床Z 轴重合的情形相对比较简单, 其解决方案也多见于各类文献, 但在本例中椭圆轴线与数控车床Z 轴呈一定夹角, 编程和加工难度陡增,主要原因如下: ①机床数控系统本身既不存在加工椭圆等非圆曲线的G 指令, 更没有类似G68 这样的旋转指令, 使编程难度大大增加。

②加工中变量的参数直接影响着加工的效率以及质量, 很容易产生过切报警, 即使程序正确无误, 实际加工时的参数调整也非常困难, 直接影响着加工能否顺利进行, 以及加工精度能否保证。

总而言之, 目前尚未见有表述类似实例的文章。

本实例进行了有益的尝试和探索, 给出了切实可行的解决方案, 为类似问题提供了难得的参考及借鉴。

椭圆宏程序的编制如下。

1. 椭圆方程宏程序主要利用各种数学公式进行运算加工, 因此编制旋转椭圆程序操作者必须要掌握椭圆方程和旋转公式等各种数学公式的计算方法并加以灵活运用。

椭圆方程有两种形式, 分别是椭圆的标准方程和参数方程。

椭圆标准方程:椭圆参数方程:其中a 、b 分别为X、Z 所对应的椭圆半轴。

2. 旋转公式由于数控车床并不像加工中心那样存在着旋转指令, 所以要利用旋转公式来进行椭圆的旋转。

旋转公式的定义:如图1 所示, 平面上绕点O 旋转, 使平面上任意一对对应点P 和P′与一个定点O 连接的线段都相等, 即OP = OP′, 且角∠POP′等于角θ, 点O称为旋转中心, 角θ称为旋转角。

旋转公式: 如图1 所示, 取直角坐标系, 以原点O为旋转中心, 旋转角为θ, 平面上任意一点P ( x, z) 旋转到P′( x′, z′) , 令∠XOP= α, 则∠XOP′= α+ θ, 且OP = OP ′。

椭圆形加工宏程序的编程实例数控宏程序编程实例
实际应用中，还经常会遇到各种各样的椭圆形加工特征。

在现今的数控系统中，无论硬件数控系统，还是软件数控系统，其插补的基本原理是相同的，只是实现插补运算的方法有所区别。

常见的是直线插补和圆弧擂补，没有椭圆插补，手工常规编程无法编制出椭圆加工程序，常需要用电脑逐一编程，但这有时受设备和条件的限制。

这时可以采用拟合计算，用宏程序方式，手工编程即可实现，简捷高效，并且不受条件的限制。

加工如下图所示的椭圆形的半球曲面，刀具为R8的球铣刀。

利用椭圆的参数方程和圆的参数方程来编写宏程序。

椭圆的参数方程为：X=A*COS&；
Y=B*COS&；
其中，A为椭圆的长轴，B为椭圆的短轴。

编制参考宏程序如下：
%0012
#1=0
#2=20 (短半轴)
#3=30（长半轴）
#4=1（角度增量值）
#5=90（球面角度终止值）WHILE #5 GE #1 DO1
#6=#3*COS[#5*PI/180]+4 #7=#2*SIN[#5*PI/180]
G01X[#6]F800
Z[#7]
#8=360
#9=0
WHILE #9 LE #8 DO2
#10=#6*COS[#9*PI/180]
#11=#6*SIN[#9*pi/180]*2/3 G01X[#10]Y[#11]F800
#9=#9+1(计数器)
END1
#5=#5-#4(计数器)
END2
M99
在上例中可看出，角度每次增加的大小和最后工件的加工表面质量有较大关系，即记数器的每次变化量与加工的表面质量和效率有直接关系。

巧用宏程序加工椭球面赫英歧(江苏财经职业技术学院，江苏淮安223003)摘要：该文提出了一种基于FA N U C O i数控系统宏程序的椭球面加工方法。

通过对椭球面数学方程的分析，利用普通键槽铣刀在2．5轴数控铣床上实现椭球面的加工，降低了对刀具和数控系统的要求。

能很好地保证加工精度。

关键词：椭球面；宏程序；数控加工1引言数控机床是当今制造业中最主要的精加工设备，要使这种高效自动化机床更好地发挥效益，其关键之一，就是开发和提高数控系统的使用性能。

对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不多，采用一般编程方法比较容易完成。

但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面的零件，用一般的编程方法就有一定的困难，且出错机率大，有的甚至无法编出程序。

而采用宏程序则可以很好地解决这一问题。

宏程序的应用。

是提高数控系统使用性能的有效途径。

2宏程序宏程序简单易学、实用，趣味性大，在编程中它可以将数学公式、微分方程等有关知识结合到程序中，它也是利用基本计算方法解决工程实际问题的有效方法。

宏编程千变万化，掌握它的关键就在于抓住图形轮廓规律，灵活地运用好变量，结合数学知识，开拓思维空间。

2．1宏程序定义由用户编写的专用程序，它类似于子程序，可用规定的指令作为代号，以便调用。

宏程序的代号称为宏指令。

2．2宏程序的特点一宏程序与一般数控程序的区别主要在于能支持变量、运算和程序流程控制。

2-3宏程序的使用过程首先对参数进行赋值，参数间进行相关运算，然后对参数进行逻辑判断，最后控制程序进行跳转，从而对程序进行控制。

2．4宏程序指令格式(以FA N U C O i系统为例)。

变量：表示取值是可以变化的量，由“#”加数字组成，如#1 (1号变量)；运算符：包括算术运算符、条件运算符和逻辑运算符等，如：+(加)、LE(小于等于)；表达式：由运算符连接起来的函数及变量等，如：S I N【】(正弦函数)、#1+#3+舵(1号变量与3号变量之积加上2号变量)；循环语句：由循环判断语句、循环体和结束语等组成．如：W H I LE降l L E100】D O I……………………………(循环体语句)E N D l上述程序含意为：2．4．1条件表达式满足时(1号变量当前值小于等于100)，程序段D O1至E N D l间循环体语句即重复执行；2．4．2条件表达式不满足时(1号变量当前值大于100)，程序转到EN D l后处执行；3应用示例以如图l所示椭球面的加工为例，该椭球面为X Y平面上的椭圆母线绕x轴旋转一周所形成的旋转体上半部。

宏程序加工球面椭圆在数控铣床上的应用【摘要】宏程序是手工编程的高级形式,合理的运用宏程序会使程序变得简单、而且加工精度很高、相对于CAD/CAM自动编程软件的数控程序、加工时间也会大大缩短。

文章通过实际的加工实例、从椭圆程序结构上探索了宏程序在数控加工上的运用。

【关键词】数控宏程序椭圆变量运用1 导言随着科学技术的发展,数控机床在机械制造业中的应用越来越广泛,而在对数控机床的应用中,机床系统所提供的宏程序、参数编程的功能,并没有得到广泛的运用。

在程序中大量使用变量,通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能,实现加工,这种有变量的数控程序称之为宏程序。

宏程序与普通的程序的区别在于:普通程序只可指定常量、常量之间不可以运算,程序只能按顺序执行,不能跳转、功能是固定的。

宏程序可以使用变量、可以给变量赋值、变量之间可以进行运算、程序运行可以跳转。

实际的教学和生产中,普通的数控指令、程序都是针对平面、直线和简单的圆弧等轮廓。

当遇到诸如球面、椭圆等非圆曲线零件的加工,除非运用CAD/CAM 软件进行自动编程,否则将无法加工零件。

尽管现在使用各种CAD/CAM软件编程已成为数控加工的潮流,但手工编程毕竟还是基础,各种疑难杂症的解决,往往还是要运用到宏程序。

宏程序具有灵活性、通用性、和智能性等特点。

宏程序在生产实践中应用广泛,尤其是在各种曲面的编程中最为常用。

掌握宏程序在数控编程和加工中的运用。

是学好数控技术的基础。

2 平面椭圆宏程序在加工中的运用椭圆是数控加工中常遇到的曲面之一,也是现有数控系统中须用宏程序来进行编程和加工的曲面。

编制椭圆加工程序和加工方法也就是利用了椭圆的方程和参数,运用椭圆变量之间的关系构成加工程序,形成刀具加工轨迹。

2.1 椭圆标准方程。

X=acosθy=bsinθ2.2 平面椭圆零件加工图例。

零件的加工使用TK7650型FANUC系统数控铣床,采用手动换刀方式加工。

设椭圆的中心为坐标原点、运用椭圆的参数方程通过选择椭圆极角θ的增量将椭圆分成若干线段或圆弧,每次增加角度变量为2,从极角θ=90开始,切削到极角θ=460终点结束。

法兰克系统椭圆球面宏程序Summary: This text synopsis introduced the set up of concept, the plait distance priniple and mathematics pattern of the great procedure a method. Also take processing oval sphere as solid instance, introduced draw up of great procedure process in detail. Finally give adoption Siemens 802 D the system draw up of procedure and procedure annotationof the process of oval sphere.Key words：Great procedure；Oval sphere；The parameter square distance；Great variable；R parameter）一、导言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很大，且容易出现错误，有的甚至无法编制程序。

而采用宏程序，就能很好的解决这一问题。

二、宏程序宏程序就是使用了宏变量的程序。

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。

宏程序中的地址字符后则为一变量（也称宏变量），可以根据需要通过赋值语句加以改变，使程序具用通用性。

配合循环语句、分支语句和子程序调用语句，可以编制各种复杂零件的加工程序。

三、宏程序的编制编制宏程序时必须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。

数学处理一般有以下两个环节：一是选择插补方式；二是求出插补节点的坐标计算通式。

浅谈基于宏程序加工椭圆类零件的方法作者：吴镜平来源：《职业·下旬刊》 2010年第2期浅谈基于宏程序加工椭圆类零件的方法文/吴镜平在现今的数控系统中，无论硬件数控系统，还是软件数控系统，插补的基本原理是相同的，只是实现插补运算的方法有所区别。

常见的是直线插补和圆弧插补，而手工常规编程无法编制出椭圆加工程序，常需要用电脑逐一编程，但这有时受设备和条件的限制。

一、宏程序在编程工作中，我们经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器，用一个总指令来代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能，所存入的这一系列指令称作用户宏程序本体，简称宏程序。

在编程时，编程员只要记住宏指令而不必记住宏程序。

用户宏程序与普通程序的区别在于:在用户宏程序本体中，能使用变量，可以给变量赋值，变量间可以运算，程序可以跳转；而普通程序中，只能指定常量，常量之间不能运算，程序只能顺序执行，不能跳转，因此功能是固定的，不能变化。

用户宏程序功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能，在相类似工件的加工中巧用用户宏程序将起到事半功倍的效果。

用户宏程序的特征有三个：可以在用户宏程序中使用变量；可以使用演算式、转向语句及多种函数；可以用用户宏程序命令对变量进行赋值。

二、变量普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离，如G01和X100.0。

使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。

当用变量指定时，变量值可用程序或用MDI面板操作改变。

1.变量的表示一般编程方法允许对变量命名，但用户宏程序不行。

变量用变量符号#和后面的变量号指定，如#1。

表达式可以用于指定变量号，此时，表达式必须封闭在方括号中，如# [#1 + #2－12]。

2.变量的类型变量根据变量号可以分成四种类型：空变量、局部变量、公共变量、系统变量。

3.变量的引用在地址后指定变量号即可引用变量值。

当用表达式指定变量时，要把表达式放在方括号中。

如G01 X [#1 + #2] F#3。

用宏程序在数控车上加工椭圆数控宏程序的编制与应用是手工编程的最高形式，它具有灵活性、通用性、和加工效率高的特点。

在此，我将自己在宏程序应用中的经验总结介绍。

标签：宏程序数控机床加工在中职数控车大赛当中，各种非圆曲线加工成为比赛的重要内容，选手们一般用自动编程加工，自动编程产生的程序繁琐，难以分析和查找错误，加工时间相对较长。

而用宏程序不但简化了编程，而且效率也提高不少。

数控宏程序的编制与应用是手工编程的最高形式，它具有灵活性、通用性、和加工效率高的特点。

在此，我将自己在宏程序应用中的经验总结介绍。

一、加工工艺路线1.装夹件2毛坯，粗、精车件2左端部分至尺寸要求。

2.装夹件1毛坯一端，伸出长度60mm，平端面对刀。

3.用93°菱形外圆车刀粗、精车左端外轮廓至尺寸要求。

4.用切槽刀粗、精车40°槽，并粗车椭圆左端槽。

5.调头夹φ36×28外圆，定总长97±0.05mm，粗精加工内孔部分至尺寸要求。

6.粗车椭圆。

7.将件2旋入件1，定件2总长。

8.用93°菱形外圆刀粗车件2椭圆。

9. 用93°菱形外圆刀精车椭圆和槽。

二、工艺知识1.椭圆的加工原理宏程序其实就是根据曲线方程以变量方式进行插补编程加工零件，在X轴、Z轴构成的坐标平面上，椭圆的标准方程是：x2/b2+z2/a2=1。

其中：a为Z轴方向长半轴，b为X轴方向短半轴；a、b为常量是已知量，X、Z是未知量。

因为零件图中工件坐标系零点与椭圆中心不在同一点上，编程时需要换算两坐标系之间的关系，因此：①若以Z值为自变量时（用#1赋值），转换公式为：即：#2=24/40*SQRT[40*40-[#1+12]*[#1+12]]②若以X为自变量时（用#1赋值），转换公式为即：#2=-40+40/24*SQRT[24*24-[#1*#1]]2.加工难点分析椭圆是较难加工的部分，在FANUC-0i，G71指令中不能包含宏程序，G73指令空行程太多，因此粗加工椭圆轮廓时，常用的方法是根据椭圆的近似画法，采用两段圆弧用G71编程粗车，然后在用宏程序精车椭圆。

椭球面加工的宏程序实例毛坯为100㎜×70㎜×20㎜块料，要求铣出如图所示的椭球面，工件材料为蜡块。

程序：1．根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线1）以底面为主要定位基准，两侧用压板压紧，固定于铣床工作台上。

2）加工路线Y方向以行距小于球头铣刀逐步行切形成椭球形成。

2．选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。

故选用华中Ⅰ型（ZJK7532A型）数控钻铣床。

3．选择刀具球头铣刀大小f6mm。

4．确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。

5．确定工件坐标系和对刀点在XOY平面内确定以工件中心为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系，如图2-25所示。

采用手动对刀方法把0点作为对刀点。

6．编写程序按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。

该工件的加工程序如下：%8005（用行切法加工椭园台块，X，Y按行距增量进给）#10=100 ；毛坯X方向长度#11=70 ；毛坯Y方向长度#12=50 ；椭圆长轴#13=20 ；椭圆短轴#14=10 ；椭园台高度#15=2 ；行距步长G92 X0 Y0 Z[#13+20]G90G00 X[#10/2] Y[#11/2] M03G01 Z0X[-#10/2] Y[#11/2]G17G01 X[-#10/2] Y[-#11/2]X[#10/2]Y[#11/2]#0=#10/2#1=-#0#2=#13-#14#5=#12*SQRT[1-#2*#2/#13/#13]G01 Z[#14]WHILE #0 GE #1IF ABS[#0] LT #5#3=#13*SQRT[1-#0*#0/[#12*#12]] IF #3 GT #2#4=SQRT[#3*#3-#2*#2]G01 Y[#4] F400G19 G03 Y[-#4] J[-#4] K[-#2] ENDIFENDIFG01 Y[-#11/2] F400#0=#0-#15G01 X[#0]IF ABS[#0] LT #5#3=#13*SQRT[1-#0*#0/[#12*#12]] IF #3 GT #2#4=SQRT[#3*#3-#2*#2]G01 Y[-#4] F400G19 G02 Y[#4] J[#4] K[-#2] ENDIFENDIFG01 Y[#11/2] F1500#0=#0-#15G01 X[#0]ENDWG00 Z[#13+20] M05G00 X0 Y0M30。

宏程序在数控铣床编程球面加工中的应用摘要：宏程序在生产实践中有着广泛的应用，尤其在曲面的编程时更为常用。

掌握宏程序在数控编程中的应用，是数控技术的重要组成部分。

文章针对宏程序在球面加工中的使用，阐述了如何使用变量及高级语言的表达式编制程序。

关键词：数控编程宏程序变量中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1672-4801(2007)01-02-031 引言在铣床上，数控编程方式有两种，一是自动编程，二是手工编程。

自动编程是指依靠自动编程软件来完成程序编制，它可以解决复杂零件的加工问题，但其产生的数控加工程序受多方面因素的影响，首先受CAD/CAM 软件在CAD 建模时计算精度的影响，其次，受CAD/CAM 软件在生成NC 刀具轨迹时计算精度的影响，有时后处理环节对其也会有影响，打开一个自动编程的数控加工程序，可发现程序中几乎都是简单的圆弧与直线指令的组合，虽然数据很准确，但很繁琐，几乎无法读懂程序。

手工编程是由人工完成零件的程序编制工作，主要包括零件图样分析、工艺处理、数据计算、编制程序及输入并校验程序等过程，相对于自动编程而言，可以完成的零件相对较为简单，但为什么还要学手工编程呢？对于数控从业人员来讲，手工编程是自动编程的基础，在任何时候，手工编程都是必须要掌握，在我国，无论是数控类技能鉴定等级考试或是数控类技能大赛，都不允许使用CAD/CAM 软件进行自动编程，而只能进行手工编程，在企业中，手工编程依然运用于实际生产。

特别是宏程序，是手工编程的高级形式，程序编制过程中，如果能够精通宏程序的使用，会使程序变得简单，而且其加工精很高，相对于自动编程产生的数控加工程序，加工时间也会大大缩短。

2 关于宏程序2.1 宏程序的定义、特点在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能，这种有变量的程序称之为宏程序。

在一般的程序编制中程序字视为一常量，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；而使用宏程序编程，针对同一类型的编程，只须改动变量数值，不用重新编程，就可以得到不同尺寸而几何形状相似的程序具有应用灵活、形式自由的特点；还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，实现普通编程难以实现的功能。

浅谈宏程序编程加工椭圆球面的方法
孟耀柱;马晓宏
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2014(000)005
【摘要】随着装备制造技术的快速发展,数控加工越来越普及,手动编程是数控技术应用基础,尤其是宏程序.简要介绍了宏程序的概念、数学模型的编程方法.并以加工椭圆球面为实例,详细介绍了宏程序的编制过程.最后给出了采用FANUC Series Oi Mate-MD系统编制的椭圆球面的加工程序及程序注释.
【总页数】3页(P144-146)
【作者】孟耀柱;马晓宏
【作者单位】广西机械高级技工学校,广西柳州545005;广西机械高级技工学校,广西柳州545005
【正文语种】中文
【中图分类】TG659
【相关文献】
1.铝合金音箱椭圆环形曲面的宏程序编程加工 [J], 韩伟
2.基于宏程序空间二次曲面的编程加工 [J], 吴凯
3.浅谈数控车削加工正弦曲线宏程序的编程方法 [J], 俞超;罗根云
4.基于宏程序的椭圆球面铣削加工研究 [J], 姚伟;马有森
5.基于宏程序的一种圆台曲面的手工编程加工方法 [J], 董世钢;王炜罡;李绍红
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椭球曲面高精度加工方法实现刘宏利,刘明玺(西安铁路职业技术学院,陕西西安710014)摘　要:针对椭球曲面的高精度加工问题,分别用等参数法和等误差法进行了加工。

先用宏程序来实现等参数法加工。

考虑编制复杂程序非常麻烦,为此基于C++语言编程实现了等误差插补运算方法,通过控制椭球形曲面加工步长来提高效率。

并利用MVC400数控加工中心加工了实物,经实践验证,椭球面精度均满足精度要求,而且等误差加工方法是基于C++实现的,可以通过调整外部程序来更新NC 代码,也更适用于较为复杂的非圆曲线的加工。

关键词:椭球曲面;高精度加工;等参数法;等误差插补;C++;NC代码中图分类号:T G316.2 文献标志码:AMachining Method of Ellipsoid Surface with High AccuracyL IU Hongli,L IU Mingxi(Xi’an Railway Vocational and Technical College,Xi’an710014,China)Abstract:In this paper,high accuracy machining of ellipsoid surface is taken as an example,using equal2parameter and equal2 error method respectively.Equal2parameter method is first realized by macro programs.C onsidering that macro program is compli2 cated,so C++code is developed to achieve equal2error method,and enhance the efficiency by controlling the processing step of el2 lipsoid surface.Then real ellipsoid surface model are machined by MVC400machine.The ellipsoid surfaces all satisfy accuracy de2 mands and equal2error method are realized by C++program,so modification and updating of C++program will also update NC codes,and it is more favorable to macro program in complex non2circular curve machining.K ey w ords:Ellipsoid surface,Highpre cision process,Eqnal2parameter way,Equal2error interpolation,C++,NC codes 在机械加工中,常有由复杂曲线变换后生成的曲面所构成的非圆曲面零件,如椭圆曲线,正弦曲线、圆锥曲线、样条曲线等。

巧用宏程序简化数控铣削椭球面手工编程加工
王国永
【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》
【年(卷),期】2015(017)001
【摘要】在零件加工中根据实际零件编制适合加工的宏程序,可有效的提高生产效率.通过对FANUC Oi系统宏程序的研究,以宏程序编程为基础,结合椭球面空间曲面的特点,研究通过分层铣削实现手工编程加工凹形和凸形椭球曲面的方法,并给出了应用实例,实现了椭球面空间曲面的手工铣削编程加工.该方法编制程序简单,编制的程序容量小且通用性强.
【总页数】5页(P16-20)
【作者】王国永
【作者单位】承德石油高等专科学校机械工程系,河北承德 067000
【正文语种】中文
【中图分类】TG547
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4.手工编程在数控铣削加工中去余量的应用 [J], 张迎春;徐绍军
5.巧用宏程序加工椭球面 [J], 赫英歧
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