數(shù)控銑削橢圓輪廓宏程序編程方法及編程技巧(修改3)-投

1、數(shù)控銑削橢圓輪廓宏程序編程方法及編程技巧南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院連碧華摘要：敘述了宏程序在數(shù)控銑削中的應(yīng)用，數(shù)控銑削橢圓曲線的原理、編程方法，應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償編制橢圓輪廓的編程技巧。關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削加工；宏程序；橢圓編程方法1引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)中產(chǎn)品零件的形狀越來(lái)越復(fù)雜、精度要求越來(lái)越高。橢圓等非圓曲線是零件輪廓中經(jīng)常出現(xiàn)的的幾何要素，如何應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)提供的指令編寫(xiě)出準(zhǔn)確的程序是橢圓銑削加工的關(guān)鍵。宏程序的使用給我們帶來(lái)了編制橢圓等非圓曲線輪廓程序的方便，宏程序應(yīng)用了大量的編程技巧，如數(shù)學(xué)模型的建立、走刀方式的攫取等，使得編制的程序簡(jiǎn)潔、明了。因此，在實(shí)際工作中，宏程序有著廣泛的應(yīng)

2、用空間，并且能夠方便編程人員編程，鍛煉編程人員的編程能力，幫助編程人員更加深入地了解自動(dòng)編程的本質(zhì)。2 宏程序簡(jiǎn)介2.1變量FANUC系統(tǒng)宏程序的變量用變量符號(hào)“#”和后面的變量號(hào)指定，如#2。表達(dá)式可以用于指定變量號(hào)，此時(shí)表達(dá)式應(yīng)封閉在括號(hào)中。如#2-2引用方式：地址后面指定變量號(hào)或表達(dá)式即可引用其變量值。格式：地址字#1或地址字-#I 如X#1、X-#1地址字表達(dá)式 如X15*cos#12.2算術(shù)和邏輯運(yùn)算常用的有：加：#i=#j+#k；減：#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，絕對(duì)值：#i=

3、ABS#j等2.3轉(zhuǎn)移和循環(huán)無(wú)條件的轉(zhuǎn)移格式：GOTOn；n為程序的程序段號(hào) 如：GOTO10。即只要程序中出現(xiàn)GOTOn指令，則立即轉(zhuǎn)向程序段號(hào)為n的程序段處執(zhí)行。條件轉(zhuǎn)移格式：IF條件表達(dá)式GOTOn；條件表達(dá)式必須包括運(yùn)算符。運(yùn)算符位于兩個(gè)變量中間或變量和常數(shù)中間，并且用括號(hào)（,）封閉，由2個(gè)字母組成，用于兩個(gè)值的比較，運(yùn)算符及含義見(jiàn)下表。運(yùn)算符EQGTLTGELE含義=條件轉(zhuǎn)移的含義：當(dāng)條件表達(dá)式滿足時(shí)，轉(zhuǎn)向程序段號(hào)n指定的程序段處執(zhí)行，否則，執(zhí)行IF語(yǔ)句的下一程序段。2.4用戶宏指令用戶宏程序調(diào)用指令有：非模態(tài)指令（G65）、模態(tài)指令（G66、G67），這里介紹G65。格式：G65

4、Pp Llp：要調(diào)用的宏程序號(hào)；l：重復(fù)執(zhí)行次數(shù)；：給宏程序中的局部變量傳遞數(shù)據(jù)（自變量賦值指定見(jiàn)表1）3橢圓輪廓宏程序編程方法表1 自變量賦值指定I對(duì)照表地址ABCIJKDEFHM變量號(hào)#1#2#3#4#5#6#7#8#9#11#13地址Q(chēng)RSTUVWXYZ變量號(hào)#17#18#19#20#21#22#23#24#25#263.1橢圓曲線方程橢圓曲線標(biāo)準(zhǔn)方程：X2/a2+Y2/b2=1其中a為長(zhǎng)半軸，b為短半軸。參數(shù)方程形式1：x=asin y=bcos，起始角度0在Y軸，90在X軸上。形式2：x=acos y=bsin，起始角度0在X軸，90在Y軸上。3.2橢圓曲線編程原理現(xiàn)在大多數(shù)的數(shù)控系

5、統(tǒng)并沒(méi)有橢圓插補(bǔ)指令，所以對(duì)于橢圓輪廓的編程要轉(zhuǎn)化為用直線段或圓弧段來(lái)逼近。這里介紹直線段逼近法。要用直線段逼近橢圓曲線，關(guān)鍵在于求出逼近直線段間的節(jié)點(diǎn)，即圖1中的各點(diǎn)坐標(biāo)。目前常用的節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法有等間距法、等步長(zhǎng)法和等誤差法。下面介紹等距法。等間距法：是將某一坐標(biāo)軸劃分成相等的間距。如圖2所示，沿X軸方向取X為等間距長(zhǎng)，根據(jù)已知曲線方程X2/a2+Y2/b2=1，可由Xi求得Yi：Xi+1=Xi+X，Yi+1=從而求得一系列節(jié)點(diǎn)。其中X的取值不能任意設(shè)定，要求相鄰兩節(jié)點(diǎn)連線間的法向距離要小于允許的程編誤差允，所以，一般先取X=0.1mm0.5mm之間值進(jìn)行試算。試算誤差校驗(yàn)方法為：假設(shè)m點(diǎn)坐

6、標(biāo)（Xm,Ym）,n點(diǎn)坐標(biāo)（Xn,Yn）已求得，則m、n兩點(diǎn)的直線方程為另A= B=，C=ymxn-xmyn 則過(guò)mn兩點(diǎn)的直線方程為Ax+By=C,距mn直線距離為的等距線mn的直線方程可表示為：Ax+By=C，聯(lián)立方程Ax+By=C與Y=求解出實(shí)際誤差實(shí)，與允（一般取公差的）進(jìn)行比較，以便確定X。實(shí)際處理時(shí)，不需要對(duì)任意相鄰兩點(diǎn)的誤差進(jìn)行驗(yàn)算，曲率半徑變化較小處，只需驗(yàn)算兩節(jié)點(diǎn)間距離最長(zhǎng)處的誤差，對(duì)于曲率半徑變化較大處，應(yīng)驗(yàn)算曲率半徑較小處的誤差。確定好步距后，再確定好X的取值范圍，即可求算出X取值范圍內(nèi)一系列的點(diǎn)。3.3橢圓曲線編程方法角度編程法角度編程法是以角度作為步距（稱(chēng)為步距角），

7、求算出角度取值范圍內(nèi)的按步距角變化的各點(diǎn)坐標(biāo)值后進(jìn)行編程。如編制長(zhǎng)半軸為30,短半軸為20,深為2mm的橢圓凸臺(tái)程序?yàn)椋篛0020子程序 O0030主程序N20#24=#1*sin(#3) T1#25=#2*cos(#3) M03S1200G01G41X#24Y#25D1F200 G54G90G17G40G0X0Y100Z5#3=#3+#8 #8：步距角 G01Z-2F200IF#3LE#7GOTO20 G65A30B20C0D360E1P0020M99 G00G40X0Y100Z1003.3.2方程式編程法 M30方程式編程法是以X或Y向的X或Y作為步距，求算出取值范圍內(nèi)按等步距變化的各點(diǎn)坐

8、標(biāo)值進(jìn)行編程。如編制長(zhǎng)半軸為30,短半軸為20,深為2mm的圖2橢圓凸臺(tái)程序?yàn)椋篛0030 #1：長(zhǎng)半軸 #2：短半軸 O0040主程序N20#25=SQRT1-#24*#24/#1*#1*#2 T1G01G41X#24Y#25D1F200 M03S1200#24=#24+#8 G54G90G17G40G0X0Y100Z5IF#24LE#7GOTO20 G01Z-2F200M99 G65A30B20D30E0.5X0P0030 G01G40X50Y-10Z104橢圓曲線輪廓編程技巧 M30（1）橢圓輪廓編程時(shí)刀補(bǔ)軌跡安排 要加工出滿足精度要求的橢圓輪廓，常采用刀具半徑補(bǔ)償。但在實(shí)際生產(chǎn)中常發(fā)現(xiàn)

9、在輪廓加工的起始處會(huì)有接刀痕跡，主要原因是刀補(bǔ)引入時(shí)的進(jìn)刀位置選擇不當(dāng)。通常為了編程的方便，會(huì)把刀補(bǔ)建立在起始點(diǎn)的法線方向（如圖3），進(jìn)刀處由于力的變化會(huì)產(chǎn)生刀痕，影響表面質(zhì)量，如采用圖4所示的刀補(bǔ)引入路徑（1-2或3），沿切線進(jìn)刀或順著走刀方向引入可改善精度。（2）橢圓中心不在編程原點(diǎn)處時(shí)的編程 上述橢圓編程是橢圓中心位置就在編程原點(diǎn)上的情況，對(duì)于橢圓中心位置不在編程原點(diǎn)的輪廓要進(jìn)行程序編制，方法是先不考慮橢圓的位置，按橢圓編程原理編程，然后將編好的程序中的G01XaYb的坐標(biāo)值進(jìn)行相應(yīng)的修改，修改時(shí)主要是看橢圓中心位于編程坐標(biāo)系的哪一象限。如橢圓中心在X軸負(fù)向c值處，則將G01Xa圖1 圖2 圖3 圖4Yb中的X值改為X-c+a,Y值不變。如橢圓中心位于Y軸負(fù)向d值、X軸正向c值處，則將G01XaYb改為G01Xa+cYb-d即可符合要求。5結(jié)束語(yǔ)應(yīng)用宏程序編制橢圓程序關(guān)鍵在于理解橢圓的編程原理。在理解原理、方法、技巧的基礎(chǔ)上，我們可將該方法推廣應(yīng)用于編制其它非圓曲線，如拋物線、正弦曲線等曲線輪廓的加工程序。只需確定好其它非圓曲線自變量與應(yīng)變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，寫(xiě)出自變量的取值范圍和應(yīng)變量的方