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談宏程序?qū)嚈E圓的編程
閱讀：119 發(fā)布時間：2020-8-12數(shù)控車床加工對象是回轉(zhuǎn)面，對于規(guī)則曲線所組成的圓柱面圓錐面 圓弧面 球面等的加工，只要使用普通程序利用直線插補或圓弧插補指令即可完成 但當(dāng)出現(xiàn)非圓曲線（橢圓 拋物線 雙曲線）構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體時，手工常規(guī)編程無能為力，采用軟件自動編程又受設(shè)備和條件的限制時，則可以采用宏程序來編制 采用小段直線或者小段圓弧逼近的方法，只要擬合步距足夠小，就能加工出標(biāo)準(zhǔn)的非圓曲線 用戶宏程序就是在程序本體中，能使用變量，可以給變量賦值，變量間可以運算，語句間可以跳轉(zhuǎn)的程序 編制宏程序的加工原理是將數(shù)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，轉(zhuǎn)化為編程用方程，利用數(shù)控系統(tǒng)的宏程序功能，采用直線逼近法，在 Z 向或 X向以一個適合的步距進行分段，并把 Z或X作為自變量， X作為 Z或 Z 作為X的函數(shù)來進行處理，算出曲線上的坐標(biāo)點值，然后驅(qū)動刀具沿著這些計算點一步步移動就能擬合加工出非圓曲線輪廓
下面以 FANUC 0i- TC 系統(tǒng)加工橢圓為例，對宏程序的編制進行介紹
一 宏程序參數(shù)簡介
宏程序能夠讓用戶利用數(shù)控系統(tǒng)供給的變量 數(shù)學(xué)運算 邏輯判別和程序循環(huán)等功能，來完成一些特別的用法，從而使得編制同樣的加工程序愈加簡潔
1. 變量
運用用戶宏程序時，數(shù)值能夠直接或用變量 當(dāng)用變量時，變量值可用程序或用 MDI 面板上的操作改動 如：
#1=#2+1 或 G01 X#1 F0.2
(1)變量的表明及類型 變量用變量符號 # 和后邊的變量號 例如#1 #2 等 表達式能夠用于變量號
(2)變量的運算 變量常用算術(shù) 邏輯運算和運算符 運算符右邊的表達式可包含常量，或由函數(shù)或運算符構(gòu)成的變量 表達式中的變量 #j 和 #k 能夠用常數(shù)賦值 左面的變量也能夠用表達式賦值 運算符的優(yōu)先級 依照優(yōu)先級的先后順序依次是：函數(shù)乘和除運算 (* / AND MOD) 加和減運算(+ - OR XOR) 括號嵌套 括號用于改動運算優(yōu)先級 括號多能夠嵌套運用 5 級，包含函數(shù)內(nèi)部運用的括號
2. 功能語句
循環(huán)(WHILE)語句 在 WHILE后一條件表達式，當(dāng)條件滿足時，執(zhí)行 DO 到 END 之間的程序(然后返回到 WHILE 重新判斷條件)，不滿足則執(zhí)行 END后的下一程序段
格式為： WHILE [條件式]DOm； (m=1， 2， 3 循環(huán)執(zhí)行范圍的識別號)
END m；
其中m 只能是 1 2 和3，否則系統(tǒng)報警 DO END循環(huán)能夠按需要使用多次，即循環(huán)嵌套
橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程有兩種，一種是極坐標(biāo)方程，一種是直角坐標(biāo)方程 在編制宏程序前應(yīng)根據(jù)給定零件圖中的標(biāo)注來選擇方程（具體見實例） 先確定橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程，然后轉(zhuǎn)化為編程用方程，把標(biāo)準(zhǔn)方程中的X用 Z代替，而Y在編程方程中就變成了 X （因為普通數(shù)控車床坐標(biāo)系中不用 Y坐標(biāo)）
二 實例分析
如圖1 所示零件，該零件編程時以橢圓右端中心 A點作為編程原點，由于加工的橢圓極角 為 90 ，所以可以將橢圓極角設(shè)為自變量，當(dāng)橢圓極角從 A點(0 )逐漸增加到 B 點(90 )時，根據(jù)橢圓極坐標(biāo)參數(shù)方程求得橢圓 AB 段上每個點所對應(yīng)的短軸值和長軸值，然后再算出橢圓 AB段上每個點在工件坐標(biāo)系中所對應(yīng)的X值和 Z值，從而加工出橢圓 編程中采用循環(huán)(WHILE)語句
1 確定極坐標(biāo)方程
式中： a 為 x向橢圓半軸長
b 為z 向橢圓半軸長
為橢圓上某點的圓心角，零角度在 z 軸正向
2. 根據(jù)坐標(biāo)方程確定自變量及編程方程
設(shè) #1 為角度自變量， #2 #3 分別為 X方向和 Z 方向的應(yīng)變量，可得以下方程
#2=42*SIN[#1]
#3=30*COS[#1]
3. 程序編制
G97 G99
T0101
M03 S1000
G00 X55 Z5 (循環(huán)起刀點)
G73U25R12(加工余量與走刀次數(shù)粗加工每刀 2mm)
G73P1Q2U0.5W0F0.15(循環(huán)的程序號與加工余量及進給量)
N1G1X0F0.1 （循環(huán)的起始程序號）
Z0
#1=0（將橢圓極角設(shè)為自變量，賦初值為 0 ）
WHILE[#1LE90]DO1(判斷句，當(dāng) #1 90 順序執(zhí)行，否則跳至END1 下面語句)
#2=42*SIN[#1]（參數(shù)方程中橢圓 X方向短軸值（直徑））
#3=30*COS[#1] 參數(shù)方程中橢圓長軸值
#4=#3- 30 （橢圓圓心與編程原點 O 在Z方向的偏移值)
G01 X[#2] Z[#4] F0.1（加工橢圓）
#1=#1+1（自變量橢圓極角每次增量為 1 ）
END1
G1Z- 35 （走B點向右一小段）
N2X55 （循環(huán)結(jié)束）
G00 X100 Z100 （退刀至安全位置）
M05
M30
如圖2 所示零件，該零件編程時以其右端中心 O 點作為編程原點，此例如用橢圓極坐標(biāo)方程，則要分別計算出 A和B點處的橢圓極角，很麻煩 從零件圖給出的尺寸可知 A點對應(yīng)的橢圓長軸值為 7mm， B 點對應(yīng)的橢圓長值為 11.93 mm（18.93- 7=11.93)，因此我們可以將橢圓長軸設(shè)為自變量，數(shù)值由 A點的 7mm 逐漸減少到 B 點的- 11.93mm，然后根據(jù)橢圓直角坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方程，求得所對應(yīng)的短軸變化值，后再算出橢圓 AB 段每個點在工件坐標(biāo)系中對應(yīng)的X值和 Z值，從而加工出該零件的橢圓部分 編程中采用循環(huán)(WHILE)語句
1. 確定極坐標(biāo)方程
式中： a 為 x 向橢圓半軸長b 為z 向橢圓半軸長
2. 根據(jù)坐標(biāo)方程確定自變量及編程方程
設(shè)#1 為z 方向自變量， #2 為X方向的應(yīng)變量，可得以下方程
#2=12/16*SQRT[16*16- #1*#1]
3. 程序編制
G97 G99
T0101
M03 S1000
G00 X55 Z10 (循環(huán)起刀點)
G73U7R4(加工余量與走刀次數(shù)粗加工每刀 2mm)
G73P1Q2U0.5W0F0.15(循環(huán)的程序號與加工余量及進給量)
N1G1X40F0.1 （循環(huán)的起始程序號）
Z5
#1=7（將橢圓長軸設(shè)為自變量，賦初值為 7）
WHILE[#1GE- 11.93]DO1(判斷句，當(dāng) #1 90 順序執(zhí)行，否則
跳至END1 下面語句)
#2=2*12/16*SQRT[16*16- #1*#1]（參數(shù)方程中橢圓 X方向短
軸值（直徑））
#3=#2+20（橢圓圓心與編程原點 O 在X方向的偏移值）
#4=#1- 7 （橢圓圓心與編程原點 O 在Z方向的偏移值)
G01 X[#3] Z[#4] F0.1（加工橢圓）
#1=#1- 1（自變量橢圓長軸每次增量為 - 0.1mm）
END1
G1Z- 25.89 （走B點向右一小段）
N2X55 （循環(huán)結(jié)束）
G00 X100 Z100 （退刀至安全位置）
M05
M30
三 小結(jié)
兩個實例在編程中都使用了宏程序，但是選擇了不同的標(biāo)準(zhǔn)方程轉(zhuǎn)化的編程方程，選取了不同的參數(shù)作為自變量，例 1 中使用的是極坐標(biāo)方程，以橢圓極角作為自變量，例 2 選擇直角坐標(biāo)方程，以橢圓長軸作為自變量，當(dāng)然也可以短軸作為自變量 這主要由橢圓在工件坐標(biāo)系中的位置及圖樣中給出的尺寸而定 通過兩個實例可以看出，編寫加工橢圓的宏程序首先要選擇合理的參數(shù)方程，再選擇合適的自變量，然后依據(jù)自變量和橢圓方程求得橢圓上每個點所對應(yīng)的短軸值和長軸值，再計算出橢圓上每個點在工件坐標(biāo)中的X值和Z值，終加工出橢圓 以上只是零件粗加工編程，零件的精加工只要使用G70P1N2 即可
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