數(shù)控車橢圓宏程序編程探討技師論文

.11/12數(shù)控車高級技師論文數(shù)控車橢圓宏程序編程探討專業(yè)數(shù)控技術單位姓名指導教師院系機電工程系提交日期：20XX10月數(shù)控車橢圓宏程序編程探討[摘要]數(shù)控機床在我們機械產品加工中應用已經越來越普及,從而提高了產品質量、縮短了加工時間,獲得了較復雜的零件,創(chuàng)造了較高的效益。在數(shù)控車床上,常會遇到加工橢圓、拋物線等非圓曲線的零件,本文以在FANUC-0i系統(tǒng)數(shù)控車床上車削橢圓弧編程進行較全面的歸納和探討。[關鍵詞]FANUC；數(shù)控車床；橢圓；宏程序引言在數(shù)控車床上用宏程序來編寫橢圓弧程序進行車削加工,它是用無數(shù)微小直線段進行擬合而成〔G1指令。橢圓的方程有兩種形式：一種是橢圓標準方程,即=1<a>b>0>;另外一種是橢圓參數(shù)方程,即X=acosθ、Y=bsinθ。在編寫宏程序過程中,具體使用哪種橢圓方程要根據圖紙給定條件決定,有時兩種方程都可以使用,如圖1所示?！瞐橢圓標準方程〔b橢圓參數(shù)方程圖1：數(shù)學坐標系橢圓方程在數(shù)控車床上的坐標軸與數(shù)學中的坐標軸不一致,如圖2所示,故得出在機床坐標系上橢圓的標準方程為=1<a>b>0>；參數(shù)方程為Z=acosθ、X=2bsinθ〔直徑量。〔a橢圓標準方程〔b橢圓參數(shù)方程圖2：車床坐標系橢圓方程本文主要闡述橢圓圓心在-Z方向上的橢圓弧編程。數(shù)控車床坐標系原點一般設定在工件的右端面和工件中心軸線交點處,零件的橢圓弧在Z軸負方向上,所以必須對車床坐標系橢圓方程進行-Z方向偏移才能編程加工,如圖3所示,X方向也有可能產生偏移,從而得出偏移后的橢圓標準方程為=1〔凸橢圓或=1〔凹橢圓〔L為偏移后的圓心與工件坐標系圓心的Z向距離,K為偏移后的圓心與工件坐標系圓心的X向距離,半徑量,橢圓的參數(shù)方程為Z=acosθ-L、X=2*bsinθ+2K〔凸橢圓或Z=acosθ-L、X=2K-2*bsinθ〔凹橢圓?！瞐橢圓標準方程〔b橢圓參數(shù)方程圖3：車床坐標系橢圓偏移在數(shù)控車床上,常見的橢圓相對與工件坐標系偏移形式主要有三種：第一種橢圓僅僅只在Z軸上進行偏移；第二種橢圓同時在X和Z軸上偏移；第三種是基于前面兩種的傾斜橢圓。下面我們來系統(tǒng)分析這三種偏移形式橢圓的編程方法。1橢圓只在Z軸上偏移1.1橢圓弧經過工件坐標系原點圖4：車床坐標系橢圓偏移橢圓弧經過工件坐標系原點如圖4所示,編程方法最為簡單,橢圓弧可能是半個橢圓,也有可能是小與或大與半個橢圓的圓弧,編程時可以用標準方程=1〔Z方向偏移量和橢圓長半軸相同進行宏程序編程,也可以使用Z=16cosθ-16〔長半軸和Z方向偏移相同、X=24sinθ〔直徑量參數(shù)宏程序編程,具體要看橢圓弧終點給出的是坐標數(shù)值還是角度值來決定用哪種編程方法。如圖4所示橢圓弧為半個橢圓,橢圓終點的坐標數(shù)值可以很容易的計算出來〔X24,Z-16>,橢圓的起點和終點坐標角度值分別為0°為90°,其程序如表1和表2所示。表1：標準方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X32Z2M8;刀具到起刀點N30G73U15W0R10;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X0N60G1Z0F0.1;N70#100=0;#100為XN80#101=0;#101為ZN90G1X[#100]Z[#101]F0.1;直線擬合橢圓弧N100#101=#101-0.5;Z為自變量,每次移動0.5步長N110#103=#101+16;#103為#101+16N120#100=12*SQRT[1-#103*#103/256];根據標準方程公式計算出X〔應變量值N130#100=2*#100X為直徑量編程N140IF[#101GE-16]GOTO90;條件判斷,當Z≥-16,程序跳轉到第90行N150G1Z-43;車直線N160GOX32;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G70表2：參數(shù)方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X32Z2M8;刀具到起刀點N30G73U15W0R10;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X0N60G1Z0F0.1;N70#101=0;#101為θ角自變量N80#200=0;#200為XN90#201=0;#201為ZN100G1X[#200]Z[#201]F0.1;直線擬合橢圓弧N110#101=#101+0.5;#101角度自變量,每次增加0.5°N120#201=16*cos#101-16;Z方向參數(shù)值〔應變量N130#200=2*12*sin#101;X方向參數(shù)值〔應變量N140IF[0GE#101LE90]GOTO90;當90°≥θ≥0°,程序跳轉到第90行N150G1Z-43;車直線N160GOX32;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G701.2橢圓弧與工件坐標系相離橢圓弧與工件坐標系相離是指橢圓圓心相對與工件坐標系在Z軸負方向上偏移量大于橢圓長半軸a〔X方向不偏移。如圖5所示,真正加工的橢圓弧是BC段,BC段之外的左右兩端弧是不能車削的,我們可以通過計算或給出的坐標或角度值進行對該類橢圓弧進行編程。橢圓標準方程宏程序編程：該橢圓偏移后得到的橢圓方程為=1〔橢圓圓心與工件坐標系原點偏移22,B點坐標和C點坐標已知,那么利用標準方程編程也較為簡單。橢圓參數(shù)宏程序編程：橢圓-Z方向偏移22,得到偏移后的參數(shù)方程為Z=16cosθ-22〔橢圓圓心與工件坐標系原點偏移22,X=24sinθ<直徑量>。θ為角度變量,θ角度范圍從23°到157°范圍。圖5：車床坐標系橢圓偏移表3：標準方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X32Z2M8;刀具到起刀點N30G73U15W0R10;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X14.7N60G1Z0F0.1;N70X15.7Z-0.5;N72Z-14N74#100=15.7;#100為XN80#101=-14;#101為ZN90G1X[#100]Z[#101]F0.1;直線擬合橢圓弧N100#101=#101-0.5;Z為自變量,每次移動0.5步長N110#103=#101+22;#103為#101+22N120#100=12*SQRT[1-#103*#103/256];根據標準方程公式計算出X〔應變量值N130#100=2*#100X為直徑量編程N140IF[#101GE-36]GOTO90;條件判斷,當Z≥-36,程序跳轉到第90行N150G1Z-53;車直線N160GOX32;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G70表4：參數(shù)方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X32Z2M8;刀具到起刀點N30G73U15W0R10;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X14.7N60G1Z0F0.1;N70X15.7Z-1;N72Z-14N74#101=23;#101為θ角自變量,從23°起始角開始N80#101=#101+0.5;#101角度自變量,每次增加0.5°N90#201=16*cos#101-22;Z方向參數(shù)值〔應變量N100#200=2*12*sin#101;X方向參數(shù)值〔應變量N110G1X[#200]Z[#201]F0.1;直線擬合橢圓弧N140IF[#101LE157]GOTO90;當157°≥θ≥23°,程序跳轉到第90行N150G1Z-53;車直線N160GOX32;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G701.3橢圓弧與工件右端面相交橢圓弧與工件坐標系相交是指橢圓圓心相對與工件坐標系在Z軸負方向上偏移量小于橢圓長半軸a〔X方向不偏移。如圖6所示,真正加工的橢圓弧是A點開始與圓柱相切的部分,我們可以通過計算或給出的坐標或角度值進行對該類橢圓弧進行編程。橢圓標準方程宏程序編程：該橢圓偏移后得到的橢圓方程為=1〔橢圓圓心與工件坐標系原點-Z方向偏移12,A點坐標和B點坐標已知,那么利用標準方程編程就可以方便的編寫宏程序了。橢圓參數(shù)宏程序編程：橢圓-Z方向偏移12,得到偏移后的參數(shù)方程為Z=16cosθ-12,X=24sinθ。θ為角度變量,θ角度范圍從21°到90°范圍。圖6：車床坐標系橢圓偏移表5：標準方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X32Z2M8;刀具到起刀點N30G73U15W0R10;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X14.7N60G1Z0F0.1;N70X15.7Z-0.5;N72Z-14N74#100=15.7;#100為XN80#101=-14;#101為ZN90G1X[#100]Z[#101]F0.1;直線擬合橢圓弧N100#101=#101-0.5;Z為自變量,每次移動0.5步長N110#103=#101+12;#103為#101+12N120#100=12*SQRT[1-#103*#103/256];根據標準方程公式計算出X〔應變量值N130#100=2*#100X為直徑量編程N140IF[#101GE-36]GOTO90;條件判斷,當Z≥-36,程序跳轉到第90行N150G1Z-53;車直線N160GOX32;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G70表6：參數(shù)方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X32Z2M8;刀具到起刀點N30G73U15W0R10;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X14.7N60G1Z0F0.1;N72X15.7Z-1;N74Z-14N70#101=21;#101為θ角自變量,起始角從21°開始N80#101=#101+0.5;#101角度自變量,每次增加0.5°N90#201=16*cos#101-12;Z方向參數(shù)值〔應變量N100#200=2*12*sin#101;X方向參數(shù)值〔應變量N110G1X[#200]Z[#201]F0.1;直線擬合橢圓弧N140IF[#101LE90]GOTO80;當157°≥θ≥23°,程序跳轉到第80行N150G1Z-53;車直線N160GOX32;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G702橢圓在XZ軸上偏移圖7：車床坐標系橢圓X、Z偏移橢圓弧與工件坐標系不僅Z軸方向上偏移,X方向也同時偏移。此時的橢圓標準方程為=1〔凸橢圓或=1〔凹橢圓〔L為偏移后的圓心與工件坐標系圓心的Z向距離,K為偏移后的圓心與工件坐標系圓心的X向距離,半徑量,橢圓的參數(shù)方程為Z=acosθ-L、X=2*bsinθ+2K〔凸橢圓或Z=acosθ-L、X=2K-2*bsinθ〔凹橢圓,我們可以通過計算或給出的坐標或角度值進行對該類橢圓弧進行編程。橢圓標準方程宏程序編程：該橢圓偏移后得到的橢圓方程為=1〔橢圓圓心與工件坐標系原點-Z方向偏移23,X偏移40,橢圓弧與圓柱有兩個交點坐標已知,那么利用標準方程編程就可以方便的編寫宏程序了。橢圓參數(shù)宏程序編程：橢圓-Z方向偏移23,得到偏移后的參數(shù)方程為Z=50cosθ-23,X=80-24sinθ〔直徑量。θ為角度變量,θ角度范圍從43°到143°范圍。表7：標準方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X52Z2M8;刀具到起刀點N30G73U8W0R8;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X34N60G1Z0F0.1;N70X36Z-0.5;N72Z-5．6007;N74#100=35;#100為XN80#101=-5.6007;#101為ZN90G1X[#100]Z[#101]F0.1;直線擬合橢圓弧N100#101=#101-0.5;Z為自變量,每次移動0.5步長N110#103=#101+23;#103為#101+23N120#100=40-24*SQRT[1-#103*#103/2500];根據標準方程公式計算出X〔應變量值N130#100=2*#100X為直徑量編程N140IF[#101GE-60.2678]GOTO90;條件判斷,當Z≥-60.2678,程序跳轉到第90行N150G1Z-69;車直線N160GOX52;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G70表8：參數(shù)方程宏程序編程程序段號程序注釋N10T0101M3S600;1號外圓偏刀粗加工零件外形N20G0X52Z2M8;刀具到起刀點N30G73U15W0R10;G73輪廓粗加工循環(huán)車削N40G73P50Q160U0.3W0F0.3;N50G0X34N60G1Z0F0.1;N70X35Z-0.5;N72Z-5.6007N74#101=43;#101為θ角自變量,起始角為43°N80#101=#101+0.5;#101角度自變量,每次增加0.5°N90#201=16*cos#101-23;Z方向參數(shù)值〔應變量N100#200=2*12*sin#101;X方向參數(shù)值〔應變量N110G1X[#200]Z[#201]F0.1;直線擬合橢圓弧N140IF[#101LE143]GOTO90;當143°≥θ≥43°,程序跳轉到第80行N150G1Z-69;車直線N160GOX52;抬刀N170GOX200Z200M5;退刀,主軸停N180M9;冷卻液關N190M0;程序暫停精加工程序略〔G703斜橢圓斜橢圓計算和編程比前面復雜,其旋轉后的X’=Zsinθ+Xcosθ,Z’=Zcosθ-Xsinθ,斜橢圓是基于前面的各種橢圓情況進行旋轉而來,如圖8所示斜橢圓。下面以圖9所示為例。圖8：車