宏程序編制橢圓加工程序的應(yīng)用

王成成

摘 要：數(shù)控銑削加工廣泛應(yīng)用于大、中、小型企業(yè)，大多數(shù)高職高專院校和中等職業(yè)院校也都開設(shè)有數(shù)控專業(yè)，但所應(yīng)用機(jī)床幾乎都不具備橢圓插補(bǔ)指令，一旦在生產(chǎn)加工中、教學(xué)培訓(xùn)中，亦或是各個(gè)級(jí)別的技能大賽中遇到橢圓或者其他方程曲線，都會(huì)借助計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，受限于計(jì)算機(jī)設(shè)備，而幾乎所有機(jī)床本身是具備參數(shù)計(jì)算功能的，如果能掌握宏程序的使用方法，在沒有計(jì)算機(jī)或是編輯簡(jiǎn)單參數(shù)曲線程序時(shí)，將會(huì)大大提高編程效率。本文以FANUC Oi系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以典型開放橢圓凸臺(tái)為例，探討宏程序在橢圓加工程序中應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：宏程序；橢圓；數(shù)控銑；加工

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 什么是宏程序

宏指令類似計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中的高級(jí)語言，通過用戶宏指令可以實(shí)現(xiàn)變量的賦值、算數(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移等功能，使得編制相同的加工操作程序更方便。含有變量、算數(shù)、和邏輯運(yùn)算以及條件轉(zhuǎn)移等功能的宏指令的集合稱為宏程序。

在FANUC Oi系統(tǒng)中一般會(huì)同時(shí)具有A類宏程序功能和B類宏程序功能兩種宏程序，A類宏程序的出現(xiàn)早于B類宏程序，但是在便捷和推廣中不如B類宏程序。本文以B類宏程序?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行探討。

2 常用運(yùn)算指令

變量之間進(jìn)行賦值、算數(shù)等運(yùn)算需要用運(yùn)算指令進(jìn)行運(yùn)算。常用的運(yùn)算指令見表1。

3 變量的類型

變量以“#”號(hào)開頭，后面跟整數(shù)形式的數(shù)字作為變量號(hào)，如：#1、#25等。變量可以分為4類：空變量、局部變量、公共變量和系統(tǒng)變量。#0為空變量，該變量總是空，沒有賦值給該變量；#1～#33為局部變量，局部變量只能在宏程序中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如運(yùn)算結(jié)果，當(dāng)斷電時(shí)，局部變量的數(shù)值被清除，當(dāng)宏程序被調(diào)用時(shí)，可對(duì)局部變量賦值；#100～#199和#500～#999為公共變量，公共變量在不同的宏程序中意義不同，#100～#199在斷電時(shí)數(shù)據(jù)是被清除的，#500～#999的數(shù)據(jù)在斷電時(shí)是被保存的，不會(huì)丟失；#1000以后為系統(tǒng)變量，系統(tǒng)變量用于讀和寫CNC運(yùn)行時(shí)的各種數(shù)據(jù)，如刀具的當(dāng)前位置和補(bǔ)償值。

4 橢圓的方程

a代表半長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度，b代表半短軸的長(zhǎng)度，θ為圓心角。

橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為

橢圓的參數(shù)方程為

5 案例分析

在數(shù)控銑削加工中，常遇見橢圓加工多為整橢圓，形態(tài)主要以橢圓在坐標(biāo)系中心和橢圓不在坐標(biāo)系中心兩種，不在坐標(biāo)系中心又有旋轉(zhuǎn)與不旋轉(zhuǎn)兩種，分別如圖1、圖2、圖3所示。

若編輯圖1程序，先在橢圓與X軸負(fù)半軸交點(diǎn)的下方建立刀具半徑補(bǔ)償，以橢圓與X軸負(fù)半軸交點(diǎn)為橢圓起始點(diǎn)，然后順時(shí)針方向走橢圓，終點(diǎn)與起始點(diǎn)重合，然后向Y軸正方向切向出刀。程序如下：

O0010；（程序名）

N0010G90G54G00Z100；（程序頭）

N0020M03S1500；（主軸正轉(zhuǎn)）

N0030#1=A；（與X軸平行的半軸長(zhǎng)）

N0040#2=B；（與Y軸平行的半軸長(zhǎng)）

N0050#3=180；（橢圓起點(diǎn)角度）

N0060#4=-180；（橢圓終點(diǎn)角度）

N0070#5=-0.2；（角度遞變量）

N0080G00X-[#1]Y-30；（建立刀具半徑起點(diǎn)）

N0090G41Y-10D5；（建立刀具半徑補(bǔ)償）

N0100G01Z0F100；（下刀）

N0110G01Y0；（到橢圓起點(diǎn)）

N0120WHILE[#3GE#4]DO1；（當(dāng)#3大于#4執(zhí)行循環(huán)1）

N0130#6=#1*COS[#3]；（計(jì)算橢圓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)X軸坐標(biāo)）

N0140#7=#2*SIN[#3]；（計(jì)算橢圓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)Y軸坐標(biāo)）

N0150G01X[#6]Y[#7]F100；（橢圓切削加工）

N0160#3=#3+#5；（#3角度每次遞增-0.1度）

N0170END1；（循環(huán)1結(jié)束）

N0180G00Y50；（切線出刀）

N0190G40；（取消刀具半徑補(bǔ)償）

如若出現(xiàn)圖2或是圖3圖紙，上面的程序就無法使用了，下面針對(duì)這3種圖紙，編輯一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)程序，如若出現(xiàn)圓心偏移或是位置旋轉(zhuǎn)，只需要修改變量值就可以。程序如下：

O0020；（程序名）

N0010G90G54G00Z100；（程序頭）

N0020M03S1500；（主軸正轉(zhuǎn)）

N0030#1=A；（與X軸平行的半軸長(zhǎng)）

N0040#2=B；（與Y軸平行的半軸長(zhǎng)）

N0050#3=180；（橢圓起點(diǎn)角度）

N0060#4=-180；（橢圓終點(diǎn)角度）

N0070#5=-0.2；（角度遞變量）

N0080#6=m；（橢圓圓心X軸坐標(biāo)，帶符號(hào)）

N0090#7=n；（橢圓圓心Y軸坐標(biāo)，帶符號(hào)）

N0010#8=L；（橢圓旋轉(zhuǎn)角度）

N0110G52X[#6]Y[#7]；（以橢圓圓心為原點(diǎn)建立局部坐標(biāo)系）

N0120G68X0Y0R[#8]；（以橢圓圓心為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)指定角度）

N0130G00X-[#1]Y-30；（刀具半徑補(bǔ)償起點(diǎn)）

N0140G41Y-10D5；（建立刀具半徑補(bǔ)償）

N0150G01Z0F100；（下刀）

N0160G01Y0；（到達(dá)橢圓起點(diǎn)）

N0170WHILE[#3GE#4]DO1；（當(dāng)#3大于等于#4時(shí)執(zhí)行循環(huán)1）

N0180#6=#1*COS[#3]；（計(jì)算橢圓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)X軸坐標(biāo)）

N0190#7=#2*SIN[#3]；（計(jì)算橢圓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)Y軸坐標(biāo)）

N0200G01X[#6]Y[#7]F100；（橢圓切削加工）

N0210#3=#3+#5；（#3角度每次遞增-0.1度）

N0220END1；（循環(huán)1結(jié)束）

N0230G00Y50；（切線出刀）

N0240G40；（取消刀具半徑補(bǔ)償）

N0250G69；（取消旋轉(zhuǎn)）

N0260G52X0Y0；（取消局部坐標(biāo)系）

結(jié)語

經(jīng)過仿真試驗(yàn)，以上程序均適用于宏程序的編程與加工，仿真結(jié)果如圖4所示。

在這里需要說明的，程序“O0020”適用于所有形狀的橢圓，通用性高，而“O0010”雖然只適用于圓心在坐標(biāo)系原點(diǎn)的橢圓，通用性不高，但是程序比上一個(gè)小巧簡(jiǎn)潔，希望使用者在使用過程中合理選擇。另外，以上程序只針對(duì)開放橢圓凸臺(tái)，在編輯程序時(shí)要注意審閱圖紙。

參考文獻(xiàn)

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