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FANUC系统基于宏程序的球面数控编程

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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]。

如图1所示，在加工球面时，先采用分层切削的方法加工出球面所在的圆柱。然后利用宏程序实现球面的粗加工和精加工，具体思路是：每次XY面上的整圆轨迹加工完后，刀具在Z方向下降（或抬高，具体取决于是从上而下还是从下而上加工）0.1 mm（具体数值取决于加工出来的三维曲面要达到的精度），确定新的刀具位置P，通过变量计算出相应的a值，再次加工圆弧轮廓，如此循环，直到刀具下降到球面底部（或抬高到球面顶点处）时退出循环。变量运算时，以高度h为自变量，每次增加0.1 mm，a值为应变量，可由数学模型确定的表达式来计算得出，从而可确定每层整圆的起点与终点坐标，完成分层切削[5-6]。整个宏程序的执行过程如图2所示。

2.1 球面加工的数学建模

数控铣削加工的球面分为凸球面和凹球面，这里以凸球面为例进行分析。实际加工时，可以用平底刀先完成粗加工，再用球头刀完成精加工。

对于半径为R的凸半球，若平底刀和球头刀的刀具半径都为r，则可对粗加工和精加工分别建模。

（1）平刀粗加工

建立如图3所示几何模型，图中以平底刀的中心为刀位点，则其数学模型为：

#1=θ=0（0°～90°，设定初始值#1=0）；

#2=X=R*sin［#1］+r(刀具中心X坐标)；

#3=Z=R-R*cos［#1］ (刀尖下降高度)。

当加工的球形的角度为非半球时，可以通过调整#1，也就是θ角变化范围来改变程序[7]。

（2）球刀精加工

建立如图4所示几何模型，图中以球头刀的刀尖为刀位点，则其数学模型为：

#1=θ=0（0°～90°，设定初始值#1=0）；

#2=X=［R+r］*sin［#1］ (刀具中心X坐标)；

#3=Z=R- ［R+r］ *cos［#1］ +r=［R+r］ *［1-cos［#1］］ (刀尖下降高度)。

当加工的球面非凸半球或凹半球，而是球面的一部分时，可以通过改变#1即θ角来实现。凹半球的建模方法和凸半球相似，只是要注意模型坐标系和编程坐标系之间的对应关系[8]。

2.2 球面加工的编程

宏程序编写的关键是建立数学模型，确定变量的数学表达式，在编写具体零件加工程序时，可以根据零件形状、机床、刀具等实际情况，将数学模型灵活运用。现以FANUC 0i为例，对图1所示球面，用平底刀先进行粗加工，然后用球头刀完成精加工。平底刀的刀号为T01，半径为5，球头刀的的刀号为T02，半径为4，加工时以T01为标刀进行对刀，T02相对于T01需要进行长度补偿，补偿号为H02。数学建模时以半球体的底面为Z向O平面，编程时为了加工对刀的方便，以圆球的顶面为Z向O平面，则整个程序如下[9-10]： G01 X#2 Y0 F300（刀具在XY面上定位，由于X的模型值和编程坐标一致，所以无需转换，下同）

G01 Z-#3 F100（刀具在Z方向下降高度，由于Z的编程原点为圆球顶面，所以需要转换，下同）

G02 X#2 Y0 I-#2 J0 F200（刀具在XY面上沿整圆轨迹插补，下同）

#1=#1+1（θ角度逐渐增加，使刀具在Z方向每次下降一个高度，下同）

宏功能是现在的数控系统所提供的一种灵活的编程功能，借助于它可扩展和丰富数控机床的控制功能和加工能力。宏程序是手工编程的高级语言形式，和常规编程指令有很大的差异，掌握起来有一定的难度。文章充分分析宏程序设计的数学原理和设计思想，给出球面加工宏程序编制的几何模型和数学模型，利用FANUC系统提供的宏指令实现球面加工的手工编程，开发复杂型面零件的加工程序，可以帮助职业院校的师生和工程技术人员充分掌握宏程序，从而增强手工编程能力，提高编程效率，也进而提升数控机床的加工能力和使用效率。

【相关文献】

［1］蒙斌.宏程序多重嵌套的椭球体加工编程 ［J］.机械设计与制造，2015（7）：169-171.

［2］周曲珠.宏程序在数控加工椭圆工件中的应用研究［J］.机械设计与制造，2008（8）：169-170.

［3］王刚，张棉好，陈菊蓉.宏程序在曲面数控加工编程中的应用［J］.机械工程师，2010（10）：62-63.

［4］郭勇.宏程序在数控铣削编程中的应用［J］.贵州工业大学学报：自然科学版，2007（6）：52-55.

［5］周劲松.巧用宏程序解决复杂零件的数控加工编程问题 ［J］.现代制造工程，2005（5）：37-38.

［6］程启森.非圆曲线的宏程序编制方法应用研究［J］.现代制造工程，2010（3）：46-48.

［7］黄启红.宏程序在非圆曲线类零件车削加工中的应用［J］.制造业自动化，2011（5）：49-50.

［8］陆筠.宏程序在曲面体加工中的应用 ［J］.机械设计与制造，2007（10）：103-104. ［9］李桂云.数控机床编程及加工技术［M］.大连：大连理工大学出版社，2011.

［10］夏燕兰.数控机床编程与操作［M］.北京：机械工业出版社，2012.

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FANUC宏程序编程

FANUC宏程序编程

.

... 运算符

运算符由2个字母组成，用于两个值的比较，以决定它们是相等还是一个值小于或大于另一个值。注意，不能使用不等号

运算符 含义

EQ 等于（=）

NE 不等于

GT 大于

GE 大于或等于

LT 小于

LE 小于或等于

示例程序 下面的程序计算数值1~10的总和

O9500；#1=0；………………………………….存储和的变量初值

#2=1；………………………………….被加数变量的初值

N1 IF[#2GT 10]GOTO 2；…………….当被加数大于10时转移到N2

#1=#1+#2；…………………………….计算和

#2=#2+#1；…………………………….下一个被加数

GOTO 1；………………………………转移到N1

N2 M30；................................................程序结束

算术和逻辑运算

功能 格式 备注

定义 #i=#j:

加法 #i=#j+#k .

... 减法 #i=#j-#k

乘法 #i=#j*#k

除法 #i=#j/#k

正弦 #i=SIN[#j]: 角度以度指定090度30分表示为90.5度 反正弦 #i=ASIN[#j]:

余弦 #i=COS[#j]:

反余弦 #i=ACOS[#j]:

正切 #i=TAN[#j]:

反正切 #i=ATAN[#j]:

平方根 #i=SQRT[#j]:

绝对值 #i=ABS[#j]:

舍入 #i=ROUND[#j]:

上取整 #i=FIX[#j]:

下取整 #i=FUP[#j]:

自然数对数 #i=LN[#j]:

指数函数 #i=EXP[#j]:

或 #i=#jOR#k: 逻辑运算一位一位地按二进制数执行 异或 #i=#jXOR#k:

与 #i=#jAND#k:

从BCD转为BIN #i=BCD#j； 用于与PMC的信号交换

从BIN转为BCD #i=BCD#j；

FANUC数控系统宏程序编程

FANUC数控系统宏程序编程

数控系统宏程序编程

2009-09-16 21:11

2009-05-15 04:25

统宏程序编程

一 变量

普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离；例如，GO1和。使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。当用变量时，变量值可用程序或用MDI面板上的操作改变。

#1＝#2＋100

G01 X#1 F300

说明：

变量的表示

计算机允许使用变量名，用户宏程序不行。变量用变量符号（#）和后面的变量号指定。

例如：#1

表达式可以用于指定变量号。此时，表达式必须封闭在括号中。

例如：#[#1+#2-12]

变量的类型

变量根据变量号可以分成四种类型

变量号

变量类型

功能

#0

空变量

该变量总是空,没有值能赋给该变量.

#1-#33

局部变量

局部变量只能用在宏程序中存储数据,例如,运算结果.当断电时,局部变量被初始化为空.调用宏程序时,自变量对局部变量赋值,

#100-#199

#500-#999

公共变量

公共变量在不同的宏程序中的意义相同.当断电时,变量#100-#199初始化为空.变量#500-#999的数据保存,即使断电也不丢失.

#1000

系统变量

系统变量用于读和写CNC运行时各种数据的变化,例如,刀具的当前位置和补偿值.

变量值的范围

局部变量和公共变量可以有0值或下面范围中的值:

-1047到-10-29或-10-2到-1047

如果计算结果超出有效范围,则发出P/S报警.

小数点的省略

当在程序中定义变量值时，小数点可以省略。 例：当定义#1＝123；变量#1的实际值是。

变量的引用

为在程序中使用变量值，指定后跟变量号的地址。当用表达式指定变量时，要把表达式放在括号中。

例如：G01X[#1+#2]F#3;

被引用变量的值根据地址的最小设定单位自动地舍入。

例如：

当G00X#/;以1/1000mm的单位执行时，CNC把123456赋值给变量#1,实际指令值为G00X12346.

fanuc加工中心螺旋铣半球体的宏程序

fanuc加工中心螺旋铣半球体的宏程序

fanuc加工中心螺旋铣半球体的宏程序

问题补充：

本例Z轴原点设在半球的圆心。

%

0001

G90 G80 G40 G00

G91 G30 Z0.

M06 T10

G54 G90 G00 X0. Y0.

G43 H10 Z100.

M03 S8000

M08

#700=50. //半球半径

#701=90. //起始角度

#703=5. //刀具半径，本例使用平底立铣刀

N10

#710=#700*COS[#701]+#703

#711=#700*SIN[#701]

G00 X[#700+#703+2] Y1. //X.Y向落刀安全距离

G00 Z[#711+1.] //Z轴落刀

G01 Z#711 F1000

G01 X#710

G01 Y0.

G02 I-#710

G01 Y-1.

G00 Z2.

#701=#701-1.

IF[#701 GE 0] GOTO10

G00 Z50.

M05

M09

G91 G28 Z0.

G28 Y0.

M30

%

-----------------------------------------------------

-----------------------------------------------------

使用球头刀精铣程序

%

0001

G90 G80 G40 G00

G91 G30 Z0.

M06 T10

G54 G90 G00 X0. Y0.

G43 H10 Z100.

M03 S8000

M08

#700=50. //半球半径

#701=90. //起始角度

#703=5. //刀具半径，使用R5球头立铣刀

N10

#710=[#700+#703]*COS[#701] //此处不一样

#711=[#700+#703]*SIN[#701]-#703 //此处不一样

G00 X[#700+#703+2] Y1.

宏程序在FANUC数控车系统中应用论文

宏程序在FANUC数控车系统中应用论文

宏程序在FANUC数控车系统中的应用

摘 要：宏程序，在西门子系统中也叫参数编程法，是数控手工编程的高级阶段，也是高级工及以上等级数控编程人员必须掌握的知识，本文主要通过两个典型实例探讨在fanuc数控车系统中宏程序的使用技巧及注意事项。本文对指导生产实践及高级别数控培训有一定的实际意义，并且本文的程序均经过机床的实际验证，保证了其正确性。

关键词：宏程序 数控 参数

引言

程序编制的质量与编程人员的素质息息相关，宏程序里应用了大量的编程技巧，例如数学模型的建立、数学关系的表达、走刀方式的选择等，这些使得宏程序的精度很高。特别是对于两轴联动的数控车床，使用宏程序几乎能解决任何复杂轮廓回转体工件的加工，这样做既减少了运用自动编程时对电脑的资金投入，又可以锻炼编程者的编程思维。在任何时候手工编程都是必须掌握的，特别是其精髓-宏程序。

fanuc 0i系统提供两种用户宏程序，即用户a和用户b宏，由于用户a宏需要使用宏指令来表达各种数学运算和逻辑关系，极不直观，因而导致在实际工作中很少人使用它。所以本文主要讨论fanuc

b类宏程序的应用。

一、赋值方法与控制指令

1、在fanuc系统中变量需用变量符号”#”和后面的变量号指定。 例如：#1。我们可以给该变量赋值例如#1=10，#1=#1+1，此时#1的值就变为11。b类宏程序的运算类似于数学运算，仍用各种数学符号表示，最常用的运算指令有：#a=#b、#a=#b+#c、#a=#b-#c、#a=#b*#c、#a=#b/#c（注意乘除号用*、/表示）；#a=sin[#b]、#a=cos[#b]、#a=tan[#b]（正弦、余弦、正切中具体数值必须写在中括号内）；#a=asin[#b]、#a=acos[#b]、#a=atan[#b]、#a=sqrt[#b]（注意反三角函数与开方的写法）。

2、控制指令起到控制程序流向的作用，是宏程序能否执行的关键，在fanuc系统中主要有两种条件循环指令，分别为if[条件表达式]goton（当满足条件表达式时，跳转到第n行去执行），和while[条件表达式]don……endn（当满足条件时表达式时，执行don到endn中间的程序，while可以简写为wh，n只能是1、2或3中的一个）。条件表达式中的格式一般为，#agt#b（#a大于#b），#age#b（#a大于等于#b），#alt#b（#a小于#b），#ale#b（#a小于等于#b）。