公式曲線宏程序教案

1、數(shù)控車公式曲線程序編制數(shù)控車公式曲線程序編制譚斌譚斌天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)一、宏程序概述一、宏程序概述 在程序中使用變量，通過(guò)對(duì)變量進(jìn)行賦值及處理的方法達(dá)到程序功能，這種有變量的程序叫宏程序。二、宏程序分類二、宏程序分類 宏程序分為A類和B類；我們一般常用的是B類宏程序。 A類：G65 H P Q R G65：調(diào)用變量 H：宏程序功能，01-99 P：運(yùn)算結(jié)果 Q：被操作第一變量名 R：被操作第二變量名 兩類 如：G65 H02 P1 Q2 R3 A類宏程序較難記憶，應(yīng)用較麻煩 B類：通過(guò)算術(shù)和邏輯運(yùn)算進(jìn)行賦值 如：1=2+3 B類更接近使用習(xí)慣，故平時(shí)多用B類 三、運(yùn)算符與

2、表達(dá)式三、運(yùn)算符與表達(dá)式（1）運(yùn)算符及指令類型功能運(yùn)算符格式說(shuō)明算術(shù)運(yùn)算符和1=2+3差1=23積1=23商1=2/3條件運(yùn)算符等于EQ1EQ31=3不等于NE1NE212小于LT2LT323小于或等于LE1LE313大于GT2GT323大于或等于GE2GE323邏輯運(yùn)算符或OR1OR3與AND2AND3異或XOR2XOR3函數(shù)正弦SIN2=SIN3余角用角度單位指令 如：9030為90.5余弦2=COS3正切TAN2=TAN3反正切ATAN2=ATAN3平方根SQRT2=SQRT3絕對(duì)值A(chǔ)BS2=ABS3（2）表達(dá)式循環(huán)控制語(yǔ)句（WHILE語(yǔ)句語(yǔ)句） 編程格式：WHILE條件表達(dá)式條件表達(dá)式

3、Dom(1、2、3)； ENDm; 當(dāng)條件表達(dá)式的條件滿足時(shí)，執(zhí)行WHILE到END當(dāng)中的程序段，否則轉(zhuǎn)到下一條，執(zhí)行最多3重 WHILE DO1; WHILE DO2; WHILE DO3; END3; END2; END1;條件判別語(yǔ)句（IF與GOTO語(yǔ)句） 編程格式 IF條件表達(dá)式條件表達(dá)式 GOTOn； 其中n為程序段號(hào)，條件成立時(shí)轉(zhuǎn)到n段處執(zhí)行，條件不成立時(shí)順序執(zhí)行四、編制宏程序加工公式曲線的一般步驟四、編制宏程序加工公式曲線的一般步驟（一）選擇自變量1、公式曲線中的X和Z坐標(biāo)任意一個(gè)都可以作為自變量；2、一般選擇變化范圍大的作為自變量。車削加工中通常選Z坐標(biāo)為自變量；3、根據(jù)表達(dá)式

4、的方便情況來(lái)確定X或Z作為自變量；4、宏變量的定義完全可以根據(jù)個(gè)人習(xí)慣設(shè)定。（二）確定定義域自變量的起止點(diǎn)坐標(biāo)值是相對(duì)于公式曲線自身坐標(biāo)系的坐標(biāo)值（橢圓自身坐標(biāo)原點(diǎn)為橢圓中心）。其中起點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的初始值，終點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的終止值。（三）用自變量表示因變量的表達(dá)式 進(jìn)行函數(shù)變換，確定因變量相對(duì)于自變量的宏表達(dá)式。五、數(shù)控車削加工宏程序編程實(shí)例五、數(shù)控車削加工宏程序編程實(shí)例例例1運(yùn)用宏程序編制車削加工如圖所示外圓零件，已知毛坯材料直徑60mm.5550601 : 2R20ACDEB分析： 圖中可以看出，編程所需節(jié)點(diǎn)中除D、E外，A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo)值均與球半徑R有關(guān)，若用變量#1表示R，則編程：

5、5550601 : 2R20ACDEBO0001;G00G40G97G99S500M03T0101F0.2; （選擇粗加工參數(shù)）#1=20; （將半徑值“20”賦值給變量#1）X62.0Z#1+2; （到快速移動(dòng)到循環(huán)點(diǎn)）G00G42X0; （精加工外輪廓起始程序段）G01Z#1; （A點(diǎn)）G03X2*#1Z0R#1; （B點(diǎn)）G01Z-#1; （C點(diǎn)）X55.0Z-50.0; （D點(diǎn)）Z-62.0; （E點(diǎn)）G40X62.0; G00X200.0Z200.0M05;（精加工外輪廓結(jié)束程序段）M30;M241.5623526例例2. 運(yùn)用宏程序編制車削加工如圖所示螺紋零件，已知毛坯材料直徑35

6、mm.O0002;G00G40G97G99S250M03T0202; （選擇加工參數(shù)）X27.0Z5.0; （快速移動(dòng)到循環(huán)點(diǎn)）#1=24; （螺紋公稱直徑賦值）#2=0.2; （每次吃刀深度賦值，初始值）N1 IF#1LT22.05GOTO2; （加工到小徑尺寸循環(huán)結(jié)束）G92X#1Z-22.0F1.5; （螺紋加工循環(huán)） #1=#1-#2; （改變螺紋加工直徑） IF#1LT22.35THEN#2=0.1; （直徑小于22.35時(shí)每次吃刀深度為0.1）IF#1LT22.15THEN#2=0.05; （直徑小于22.15時(shí)每次吃刀深度為0.05）GOTO1; （轉(zhuǎn)向程序段1） N2G92X2

7、2.05Z-22.0F1.5; （在小徑處精加工一刀）G00X200.0Z200.0M05;M30;分析：其他尺寸已加工完畢，只編制宏程序加工螺紋：六、二次曲線方程六、二次曲線方程aXZ(ab0)b(0,-c)(0,-C)F1F2(0,C)(C,0)(ab0)F2abF1(-C,0)XZ1.橢圓曲線12222 bzax12222 bxaz X=acos (ab) Z=bsinZ=acos (ab)X=bsin）（022PPZX）（022PPZX ）（022PPXZ）（022PPXZ 2.拋物線拋物線3.雙曲線雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程及參數(shù)方程標(biāo)準(zhǔn)方程及參數(shù)方程12222bZaXtanbZ astcX (

8、a0 b0) 222bac 12222bXaZsecaZ tanbX 4.4.正弦曲線正弦曲線sinAXP360LQZP5.余弦曲線余弦曲線注意：其實(shí)余弦曲線可看作點(diǎn)正弦曲線在Z向適當(dāng)平移后得到的，即位置不同的正弦曲線七、二次曲線編程實(shí)例七、二次曲線編程實(shí)例例例1：編制如圖橢圓部分的程序303836151070WHILEWHILE循環(huán)：（標(biāo)準(zhǔn)方程）循環(huán)：（標(biāo)準(zhǔn)方程）O0001；G00G40G97G99S500M03T0101F0.2; （選擇加工參數(shù)）X42.0Z37.0; （刀具快進(jìn)接近工件）G00 G42 X0; （刀具定位到X0位置并加上補(bǔ)償）G01 Z0; （刀具工進(jìn)到Z0）#1=35

9、.0; （Z賦初值）WHILE#1GE0DO1; （若Z值大于等于0時(shí)執(zhí)行循環(huán)1）N1 #2=18*SQRT1-#1*#1/35*35; （計(jì)算X坐標(biāo)值）#3=#1; （Z坐標(biāo)值）G01X2*#2Z#3F0.08; （直線插補(bǔ)逼近橢圓曲線）#1=#1-0.5（該值要大于刀尖的圓弧半徑值）； （Z坐標(biāo)值加增量）END1; （循環(huán)1結(jié)束）G01X36.0Z0；X38.C1.;Z-30.;X40; G00X200.0Z200.0M05;M30;WHILEWHILE循環(huán)：（參數(shù)方程）循環(huán)：（參數(shù)方程）O0001；G00G40G97G99S500M03T0101F0.2; （選擇加工參數(shù)）X42.0Z3

10、7.0; （刀具快進(jìn)接近工件）G00 G42 X0; （刀具定位到X0位置并加上補(bǔ)償）G01 Z0; （刀具工進(jìn)到Z0）#1=0; （角度賦初值）WHILE#1LE90DO1; （若值小于等于90時(shí)執(zhí)行循環(huán)1）N1 #2=35.*COS#1; （計(jì)算X坐標(biāo)值）#3=18.*SIN#1; （計(jì)算Z坐標(biāo)值）G01X2*#2Z#3F0.08; （直線插補(bǔ)逼近橢圓曲線）#1=#1+0.5； （角度值加增量）END1; G01 X36.0 Z0; （循環(huán)1結(jié)束）X38.C1.;Z-30.;X40; G00X200.0Z200.0M05;M30;303836151070303836151070IFIFGO

11、TOGOTO( (標(biāo)準(zhǔn)方程標(biāo)準(zhǔn)方程) )O0001；G00G40G97G99S500M03T0101F0.2; （選擇加工參數(shù)）X42.0Z37.0; （刀具快進(jìn)接近工件）G00 G42 X0; （刀具定位到X0位置并加上補(bǔ)償）G01 Z0; （刀具工進(jìn)到Z0）#1=35.0; （Z賦初值）N1 IF#1LT0GOTO2; （若Z值小于0時(shí)執(zhí)行循環(huán)2）#2=18*SQRT1-#1*#1/35*35; （計(jì)算X坐標(biāo)值）#3=#1; （計(jì)算Z坐標(biāo)值）G01X2*#2Z#3F0.08; （直線插補(bǔ)逼近橢圓曲線）#1=#1-0.2(此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值)； （Z坐標(biāo)值加增量）GOTO1; （轉(zhuǎn)

12、向程序段1）N2G01X36.0Z-35.0;X38.C1.;Z-30.;X40; G00X200.0Z200.0M05;M30;IFIFGOTOGOTO( (參數(shù)方程參數(shù)方程) )O0001；G00G40G97G99S500M03T0101F0.2; （選擇加工參數(shù)）X42.0Z37.0; （刀具快進(jìn)接近工件）G00 G42 X0; （刀具定位到X0位置并加上補(bǔ)償）G01 Z0; （刀具工進(jìn)到Z0）#1=0; （角度賦初值）N1 IF#1GT90GOTO2; （若值大于90時(shí)執(zhí)行循環(huán)2）#2=35.*COS#1; （計(jì)算X坐標(biāo)值）#3=18.*SIN#1; （計(jì)算Z坐標(biāo)值）G01X2*#2Z

13、#3F0.08; （直線插補(bǔ)逼近橢圓曲線）#1=#1+0.5；（角度值加增量）GOTO1; （轉(zhuǎn)向程序段1）N2G01X36.0Z-35.0;X38.C1.;Z-30.;X40; G00X200.0Z200.0M05;M30;303836151070例例2 2：編制如圖橢圓部分的程序編制如圖橢圓部分的程序（1）編程方法一：用IF語(yǔ)句編程 O0001; G0G40G99G97S500M03T0101F0.2; X0 Z2.; 1=35.0; N10IF1LT0GOTO20; 2=20*SQRT35*35-1*1/35; G01X2*2 Z1-35.0; (Z=-35-1=1-35.0) 1=1-

14、0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值); GOT010; N20 G01 X40.0 Z-40.0; X45.0; Z-65.0; X51.0; G00 X200.0 Z200.0 M05; M30; (2)編程方法二：用WHILE語(yǔ)句編程 WHILE語(yǔ)句與IF語(yǔ)句相反，當(dāng)條件成立時(shí)則執(zhí)行循環(huán)程序內(nèi)容。 O0002; G00G40G99G97S500M03T0101F0.2;X0. Z2.0; 1=35.0;WHILE1GE0 DO1;2=20SQRT3535-11/35; G01X22 Z1-35.0; (Z=-35-1=1-35.0) 1=1-0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值);E

15、ND1;G01 X40.0 Z-40.0; X45.0; Z-65.0; X51.0;G00 X200.0 Z200.0 M05;M30;以上兩種方法所編程序只可完成單次走刀精加工，通過(guò)刀具改變磨耗值來(lái)實(shí)現(xiàn)多次走刀的粗加工及精加工。但此方法要跳刀多次，較為麻煩，影響加工效率。（3）用循環(huán)加工指令（）用循環(huán)加工指令（G71，G73，G70）編程）編程 在華中系統(tǒng)中應(yīng)用G71，G73都可以進(jìn)行宏編程的嵌套；在FANUC系統(tǒng)用G73進(jìn)行嵌套。 O0003; N1;G00G40G99G97S500M03T0101F0.2; X52.0 Z2.0; G73U25 R10; G73 P10 Q11 U0.

16、5 W0.05; N10 G00 G42 X0; G01 Z0.; 1=35.0; WHILE 1 GE0DO1; N11 G40 X51.0; G00 X200.0 Z200.0 M05;N2; G00G40G99G97S500M03T0101F0.08; X52.0 Z2.0; G70 P10 Q11; G00 X200.0 Z200.0 M05;M30;例例3：編制如圖橢圓部分的程序編制如圖橢圓部分的程序步驟：1、選擇表達(dá)式；2、選擇自變量；3、確定定義域；4、確定因變量；5、G01直線插補(bǔ)逼近橢圓曲線。參考程序如下：O0001；G00G40G97G99S500M03T0101F0.2;

17、 X52.0Z2.0; G00 G42 X0; G01 Z0;X30.1C1.;X32.1Z-20.;X42.R4.95;Z-34.769; #1=13.231; N1 IF#1LT0GOTO2; #2=12*SQRT1-#1*#1/20*20; #3=#1; G01X2*#2+24Z#3-48F0.08; #1=#1-0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值) ； GOTO1; N2G01X48.;Z-60.;X52.; G00X200.0Z200.0M05;M30;練習(xí)練習(xí)例例4：編制如圖橢圓部分的程序編制如圖橢圓部分的程序參考程序如下：O001;G00 G40G97G99S600M3F0.

18、25T0101;X52.Z2.;G00G42X0;G01Z0;X36.C1.;Z-4.063;#1=7.937;#2=-7.937;WHILE#1GE#2DO1#3=8*SQRT1-#1*#1/12*12;#4=#1;G01X48-2*#3Z#4-12;#1=#1+0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值);END1;G01X36.;Z-22.928;G03X38.68Z-27.928R10.;G01X48.Z-36.;Z-60.；G00X52.;X200.Z200.;M05;M30;例例5：編制如圖橢圓部分的程序參考程序如下：O001；G00 G40G97G99S600M3F0.25T0101

19、;X52.Z2.;G00X20S1200M3F0.08;G01Z0;X35.874;#1=15.0;#2=-13.229;WHILE#1LE#2DO1#3=12*SQRT400-#1*#1/20;#4=#1;G01X#3+20Z#4-15;#1=#1-0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值);END1;G01X38.;Z-42.R4.;X48.C1.;Z-43.;N11G00X52.;X200.Z200.;M05;M30;例例6：編制如圖橢圓部分的程序分析：120102222ZX利用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換矩陣： 注：橢圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，注：橢圓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，角取負(fù)值；逆時(shí)針旋角取負(fù)值；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)時(shí)，角取

20、正值。角取正值。cossinsincos則有cossinsincos11xzxz 整理得到：cossin1sincos1xzxxzz 旋轉(zhuǎn)矩陣公式的推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)矩陣公式的推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)變換就是將平面上任意一點(diǎn)繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)角，一般規(guī)定逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)。sincos11ryrx)sin()cos(22ryrxcossinsincoscossinsincossinsincoscos112112yxrryyxrrxcossinsincos1122yxyx如圖所示：在XOY坐標(biāo)系中，將A點(diǎn)繞X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角到B點(diǎn)，其中A（x1，y1）,B(x2，y2),OA=OB=r則有A： B:則B 點(diǎn)坐標(biāo)為：得到矩陣變換

21、公式O0001;G00G40G99G97S500M03T0101F0.2;X56.0 Z2.0;G0 X26.87;G01 Z0;1=13.35;WHILE 1 GE-16.17 DO1;2=10SQRT1-11/20*20;3=1SIN-20+2COS-20;4=1COS-20-2SIN-20; G01 X50+23 Z4-10; 1=1-0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值); END1; G01 X50.0 Z- 27.16； Z-40.0; G40 X56.0; G00 X200.0 Z200.0 M05; M30; 例例7：編制如圖橢圓部分的程序在車床上所用橢圓旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式如下：在

22、車床上所用橢圓旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式如下：Z=ZCOSZ=ZCOS- -XSIN根據(jù)編程用是宏程序，只要計(jì)算出旋根據(jù)編程用是宏程序，只要計(jì)算出旋轉(zhuǎn)后橢圓的起點(diǎn)和終點(diǎn)的轉(zhuǎn)后橢圓的起點(diǎn)和終點(diǎn)的Z坐標(biāo)值就可坐標(biāo)值就可以了如上圖以了如上圖橢圓的起點(diǎn)：橢圓的起點(diǎn)：X- -9.176，Z4.246；橢圓的終點(diǎn)：橢圓的終點(diǎn)：X- -5.176，Z- -19.319；旋轉(zhuǎn)后橢圓的起點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)后橢圓的起點(diǎn)：Z=4.246 6COSCOS - -15-(-15-(-9.176SIN-15) SIN-15) =1.725旋轉(zhuǎn)后橢圓的終點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)后橢圓的終點(diǎn)：Z=- -19.39(COS-(COS-15)-(-15)-(-5.17

23、6SIN-15) SIN-15) =- -20.07；參考程序如下：參考程序如下：G0X60Z5G1X50F0.5G1X50F0.5Z-38.435Z-38.4351=1.7251=1.725（Z Z值）值）WHILEWHILE1GE-20DO11GE-20DO12=10SQRT1-11/400 3=3=2 2COS-15 +COS-15 +1 1SIN-15SIN-154=4=1 1COS-15 -COS-15 -2 2SIN-15SIN-15G1X68.35223Z3Z4 442.861 42.861 1=1=1-0.011-0.01 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值)END1END1G1X

24、58G1X58Z-74Z-74G0X100G0X100Z150Z150M30 例例8：編程下圖的粗精加工程序參考程序如下：O0001;G00G40G99G97S500M03T0101F0.2; X47.0 Z2.0;G73 U20.0 R10;G73 P10 Q11 U0.5 W0.05;N10 G00 G42 X0; G01 Z0; 1=0;(Z為自變量) WHILE 1 GE-22.5 DO1; 2=SQRT-101；（因變量X） G01 X22 Z1; 1=1-0.25 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值); END1;G01 X30.0 Z22.5;Z-45.0;N11 G40 X40.0

25、;G00 X200.0 Z200.0 M05;N2; G00G40G99G97S500M03T0101F0.08;X47.0 Z2.0; G70 P10 Q11; G00 X200.0 Z200.0 M05; M30; 例例9 9：編程下圖的粗精加工程序參考程序： O0001; G00G40G99G97S500M03T0101F0.2; X52.0 Z2.0; G73 U25.0 R10; G73 P10 Q11 U0.5W0.05; N10 G0 G42 X0; G01 Z0; 1=0;（X為自變量） WHILE 1 GE13DO1; 2=-0.111; G01 X21 Z2; 1=1+0.

26、2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值); END1; G01 x26.0 z-16.9; Z-37.0; 3=0;（Z為自變量） N4 IF 3 LE-5GOTO5; 4=8SQRT55-33/5;G01 X24+42.0 Z3-37.0; 3=3-0.2; GOTO4; N5G01 X46.0 Z-42.0; Z-63.0; N11 G40 X52.0; G00 X200.0 Z200.0 M05; N2; G00G40G99G97S500M03T0101F0.08; X52.0 Z2.0; G70 P10 Q11; G00 X200.0 Z200.0 M05; M30;例例10：編程下圖的粗

27、精加工程序參考程序如下：O0001; N1; G00G40G99G97S500M03T0101F0.2; X42.0 Z2.0;G73 U10.0 R4;G73 P10 Q11 U1.2 W0.05;N10 G00 G42 X30.0; G01 Z-15.0; 1=14.53; WHILE 1GE-19.46 DO1; 2=10SQRT1313+11/13；G01 X22 Z1-29.53;1=1-0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值);END1;G01 X36.0 Z-48.99;Z-61.0;N11 G40 X42.0;G00 X200.0 Z200.0 M05;N2;G00G40G99

28、G97S500M03T0101F0.08;X42.0 Z2.0;G70 P10 Q11;G00 X200.0 Z200.0 M05;M30;例例11：編程下圖的粗精加工程序參考程序：O0001;N1; G00G40G99G97S500M03T0101F0.2;X81.0 Z2.0;G73 U36 R18;G73 P10 Q11 U1.2 W0.05;N10 G0 G42 X0;G01 Z0;1=17.32;（Z為自變量） WHILE 1 GE0 DO1;2=-10SQRT1010+11/10； G01 X22+40 Z1-17.32;1=1-0.2 (此值要大于等于刀具半徑補(bǔ)償值);END1;G01 X20.0 Z-17.32; G02 X36.0 Z-33.32 R20.0; G03 X60.0 Z-57.32 R30.0