数控铣椭圆加工宏程序编写

数控铣削椭圆轮廓宏程序编程方法及编程技巧南京机电职业技术学院连碧华摘要：叙述了宏程序在数控铣削中的应用，数控铣削椭圆曲线的原理、编程方法，应用刀具半径补偿编制椭圆轮廓的编程技巧。

关键词：数控铣削加工；宏程序；椭圆编程方法1引言随着科学技术的发展，机械制造业中产品零件的形状越来越复杂、精度要求越来越高。

椭圆等非圆曲线是零件轮廓中经常出现的的几何要素，如何应用数控系统提供的指令编写出准确的程序是椭圆铣削加工的关键。

宏程序的使用给我们带来了编制椭圆等非圆曲线轮廓程序的方便，宏程序应用了大量的编程技巧，如数学模型的建立、走刀方式的攫取等，使得编制的程序简洁、明了。

因此，在实际工作中，宏程序有着广泛的应用空间，并且能够方便编程人员编程，锻炼编程人员的编程能力，帮助编程人员更加深入地了解自动编程的本质。

2 宏程序简介2.1变量FANUC系统宏程序的变量用变量符号“#”和后面的变量号指定，如#2。

表达式可以用于指定变量号，此时表达式应封闭在括号中。

如#[#2-2]引用方式：地址后面指定变量号或表达式即可引用其变量值。

格式：＜地址字＞#1或＜地址字＞[-#I] 如X#1、X[-#1]＜地址字＞[＜表达式＞] 如X[15*cos[#1]]2.2算术和逻辑运算常用的有：加：#i=#j+#k；减：#i=#j-#k；乘：#i=#j*#k；除：#i=#j/#k正弦：#i=SIN[#j]，余弦：#i=COS[#j]，平方根：#i=SQRT[#j]，绝对值：#i=ABS[#j]等2.3转移和循环2.3.1无条件的转移格式：GOTOn；n为程序的程序段号如：GOTO10。

即只要程序中出现GOTOn指令，则立即转向程序段号为n的程序段处执行。

2.3.2条件转移格式：IF[〈条件表达式〉]GOTOn；条件表达式必须包括运算符。

运算符位于两个变量中间或变量和常数中间，并且用括号条件转移的含义：当条件表达式满足时，转向程序段号n指定的程序段处执行，否则，执行IF语句的下一程序段。

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 ′。

加工中心椭圆编程宏程序加工中心椭圆编程宏程序：提高加工效率的利器引言：加工中心作为现代工业生产中常用的加工设备，具有精度高、效率高、灵活性强等特点，在各个领域具有广泛的应用。

椭圆是常见的图形之一，但在加工过程中却相对复杂，一般需要借助编程宏程序来实现。

本文将以加工中心椭圆编程宏程序为主题，一步一步详细讲解其应用和实现步骤。

一、椭圆的数学特性椭圆是指平面上到两个确定点（焦点）的距离之和为常数的点的轨迹。

根据椭圆的定义，我们可以确定椭圆的几个重要参数，如长轴、短轴、焦距等。

在编程过程中，我们需要明确椭圆的这些参数，以便准确地描述和加工椭圆形状的工件。

二、加工中心椭圆编程宏程序的作用加工中心椭圆编程宏程序主要用于自动化生成椭圆形状的加工路径，并实现对椭圆形状的精确加工。

相比手工编写椭圆的加工路径，宏程序的优势体现在以下几个方面：1. 提高工作效率：通过编程宏程序，可以快速生成复杂的椭圆加工路径，避免了手工编写过程中的不精确和繁琐。

2. 提高加工精度：宏程序能够准确地计算椭圆形状的各个参数，并生成对应的加工路径，确保工件的加工精度。

3. 提高工作稳定性：自动生成的椭圆加工路径具有一致性，不受人为因素的影响，使加工结果更加稳定。

三、编写加工中心椭圆编程宏程序的步骤为了实现加工中心椭圆编程宏程序，我们需要按照以下步骤进行编写。

3.1 确定椭圆的参数在编程之前，我们需要明确椭圆的参数，包括长轴、短轴、焦距等。

这些参数可以通过数学方法计算得出，或者通过测量工件获得。

3.2 编写宏程序框架在编写宏程序之前，我们需要先创建一个程序框架，用于容纳整个宏程序的代码。

程序框架包括宏程序的开始和结束标识，以及宏程序的主体部分。

3.3 计算椭圆的点坐标在椭圆编程宏程序中，我们需要根据椭圆的参数计算出每个点的坐标，以便后续生成加工路径。

这一步需要运用椭圆的数学性质，使用算法或者数学公式计算出每个点的坐标。

3.4 生成加工路径有了椭圆的点坐标后，我们可以根据加工中心的编程语言和功能，生成椭圆的加工路径。

数控铣椭圆加工宏程序编写相关知识：●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。

)零件图分析：如图1-1所示，该零件是非圆曲线类中的椭圆，加工材料为45钢，毛坯料尺寸为50X50X15的方料,六面已加工，各位置度以保证。

图1-1零件3D图如下：编程思路：该零件加工内容为椭圆,它由非圆曲线组成。

利用三角函数关系式求出椭圆上各点坐标，并把各个点连接在一起最终形成所需要加工的椭圆，这样从根本上就极大保证了椭圆的几何精度，大大提高了加工精度。

刀具选用：直径16MM的高速钢平底立铣刀（四刃）O0001 （该程序仅编制精加工程序）G40 G80 G49 G69 G21 G17; 程序初始化G90 G54 G0 X0 Y0 S800 M03; 建立工件坐标系，开启主轴G91 G28 Z0; Z轴回参考点G43 Z100 H1;建立刀具长度补偿Z5;X20 Y40G1 Z-5 F120 M8; 下刀，开启切削液#1=0; 椭圆起点角度#2=360; 椭圆终点角度G41 Y20 D1; 建立刀具半径补偿N10 #3 = 20 * COS [ #1 ]; 计算出椭圆圆周上X轴的点坐标#4 = 10 * SIN [ #1 ]; 计算出椭圆圆周上Y轴的点坐标G1 X#3 Y#4; 进给至椭圆轮廓点的位置#1=#1+1; 角度步距（角度递增）IF [ #2 LE #1 ] GOTO 10; 条件判断G40 G1 Y-40 取消刀具半径补偿G0 Z5 M9; 抬刀，关闭切削液G49 Z100 M5; 取消刀具长度补偿G91 G30 Y0;M30;程序结束，并返回程序开头刀具选用：直径16MM的镶刀片飞刀（二刃）主程序O0001 （该程序适用于高速加工）G40 G80 G49 G69 G21 G17; 程序初始化G90 G54 G0 X0 Y0 S1300 M03; 建立工件坐标系，开启主轴G91 G28 Z0; Z轴回参考点G43 Z100 H1; 建立刀具长度补偿Z5;N10 #1=0X20 Y40M98 P2 调用子程序#1=#1+0.2 长度步距（长度增量）IF [ #1 LE 5 ] GOTO 10; 条件判断G0 Z5 M9; 抬刀，关闭切削液G49 Z100 M5; 取消刀具长度补偿G91 G30 Y0;M30; 程序结束，并返回程序开头子程序O0002G1 Z - [ #1 ] F320 M8; 下刀，开启切削液#2=0; 椭圆起点角度#3=360; 椭圆终点角度G41 X-20 D1; 建立刀具半径补偿N20 #4 = 20 * COS [ #2 ]; 计算出椭圆圆周上X轴的点坐标#5 = 10 * SIN [ #2 ]; 计算出椭圆圆周上Y轴的点坐标G1 X#4 Y#5; 进给至椭圆轮廓点的位置#2=#2+1; 角度步距（角度递增）IF [ #3 LE#2 ] GOTO 20; 条件判断G40 G1 Y-40;M99 子程序结束，并跳回主程序个人总结：该编程是用宏程序中的参数编程进行编程的，也就是大家所说的“角度值编程”，大致的意思就是用已知的椭圆参数方程作为条件变量（应变量），设定角度为自变量，随着角度的每次递增，就形成椭圆圆周上的某一点，走完一个圈，也就是360°产生椭圆所有的轮廓点。

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。

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。

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。

加工椭圆的宏程序用宏程序编椭圆,首先要知道的是椭圆公式和里面的常数a;b 和求解数x;z 现在我来说一下车椭圆的原理首先根据椭圆公式 x=a 乘以根号内(1-z 的平方/b 的平方)由于a;b 是常数做椭圆的时候这两个数值肯定图纸会给出的,那么未知数也就只剩下x;z 了,那么我们把z 代入一个数不就可以根据z 求出x 了吗?根据公式如果我们从椭圆的起点设为z 为0的话,那么我们每次Z 增加0.1mm,求出X 来再再让刀具按G01走刀过去的话椭圆的轮廓就会出来毛坯为Φ50*46mm.一、 椭圆公式：数学公式为 X 2A 2 +Y 2B 2 =1 此图中对应的公式 Z 2A 2 +X 2B 2 =1 在宏程序中要把椭圆公式变换成关于X 的函数式：X= B A *2A 2-Z 2 程序如下：S800 M3 T0101 F150;G0 X51 Z2;#150=11； (设置最大切削余量为11mm)N20 IF[#150LT1]GOTO40; （毛坯余量小于1则跳到N40程序段） M98 P0003; （调用椭圆子程序）#150=#150-2; （每次切深双边2mm ）GOTO20 （跳转到N20程序段）G0 X51 Z2; （退刀）S1500 M03 F80; （精车）#150=0; （设置毛坯余量为0）M98 P0003; （调用椭圆子程序）G0 X100 Z50; （退刀）M5;M30;椭圆子程序O0003#101=40; （长半轴）#102=23; （短半轴）#103=22; （z轴起始尺寸）IF[#103LT-22]GOTO50; （判断是否走到Z轴终点，是则跳到N50程序段）#104=SQRT[#101*#101-#103*#103];#105=23*#104/40; （X轴变量）G1 X[2*#105+#150]Z[#103]；（椭圆插补）#103=#103-0.1；（Z轴步距，每次0.1um）GOTO20; （跳转到N20程序段）G0 U20 Z2;M99;。

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。