數(shù)控銑項(xiàng)目四和數(shù)控機(jī)床編程及加工

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)項(xiàng)目4非圓公式曲面加工數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)項(xiàng)目4非圓公式曲面加工

任務(wù)描述：支撐座零件如圖6-1所示，上下表面、外輪廓已在前面工序加工完成。本工序完成零件上所有孔的加工，試編寫其加工程序。零件材料為HT150。

圖4-1橢圓底板加工

4.1任務(wù)一橢圓底板的銑削加工

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)4.2知識鏈接4.2.1非圓公式曲面的加工方法

1.非圓公式曲面的加工特點(diǎn)

規(guī)則曲面有球面、錐面、柱面、橢球面等。數(shù)控機(jī)床加工這些零件時(shí)，可用球頭刀或立銑刀采用“行（層）切法”加工，即刀具沿XY平面運(yùn)動一周，在零件輪廓上加工出一平面曲線，然后在Z方向移動一個(gè)行距△Z，再加工出一個(gè)新的平面曲線，直至整個(gè)曲面形狀加工結(jié)束。這種三坐標(biāo)運(yùn)動，兩坐標(biāo)聯(lián)動的加工方法稱為兩軸半加工。圖6-2為圓錐體采用兩軸半加工的刀具軌跡。

圖4-2兩軸半零件加工軌跡數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

2.規(guī)則曲面的編程方法規(guī)則曲面的編程方法通常有自動編程法、宏程序法等。①自動編程法②宏程序法宏程序的編程加工，一般是采用廠方所提供的宏程序(或用戶自行開發(fā)的宏程序)通過對變量進(jìn)行賦值及處理后完成程序的加上任務(wù)。

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4.2.2B類宏程序編程1.宏程序的定義在一般的程序編制中程序字為一常量，一個(gè)程序只能描述一個(gè)幾何形狀，缺乏靈活性與通用性，針對這種情況，數(shù)控機(jī)床提供了另一種編程方式，即宏編程。在程序中使用變量，通過對變量進(jìn)行賦值及處理使程序具有特殊功能，這種有變量的程序叫宏程序。通過使用宏程序，能執(zhí)行一些有規(guī)律變化(如非圓二次曲線輪廓)的動作。宏程序分A類和B類兩種，F(xiàn)ANUC0i系統(tǒng)采用B類宏程序進(jìn)行編程。

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2.宏程序中的變量

(1)變量的表示一個(gè)變量由符號“#”和變量序號組成，如：#i(i=1，2，3，…)，此外，變量還可以用表達(dá)式進(jìn)行表示，但其表達(dá)式必須全部寫入方括號“[]”中。

【例】#100，#500，#5，#[#1+#2+10]；

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(2)變量的引用將跟隨在地址符后的數(shù)值用變量來代替的過程稱為引用變量。同樣，引用變量也可以采用表達(dá)式。

【例】G01X#100Y-#101F[#101+#103]；當(dāng)、、時(shí)，上例即表示為G0lXl00.0Y-50.0F130；

(3)宏變量的類型根據(jù)變量號，宏變量可分成四種類型，如表6-1所示。數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

變量號變量類型功能#0空變量該變量通常為空（null）,該變量不能賦值#1~#33局部變量局部變量只能在宏程序內(nèi)部使用，用于保存數(shù)據(jù)，如運(yùn)算結(jié)果等。當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，局部變量被清空，而當(dāng)宏程序被調(diào)用時(shí)，（調(diào)用）參數(shù)被賦值給局部變量。#100~#149(#199)#500~#531(#999)全局變量全局變量可在不同宏程序之間共享，當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，#100~#149被清空，而#500~#531的值仍保留。在某一運(yùn)算中，#150~#199，#532~#999的變量可被使用，但存儲器磁帶長度不得小于8.5m。#1000~#9999系統(tǒng)變量系統(tǒng)變量可讀、可寫，用于保存NC的各種數(shù)據(jù)項(xiàng)，如：當(dāng)前位置、刀具補(bǔ)償值等。表4-1變量的類型

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(4)宏變量的引用在程序中引用(使用)宏變量時(shí)，其格式為：在指令字地址后面跟宏變量號。當(dāng)用表達(dá)式表示變量時(shí)，表達(dá)式應(yīng)包含在一對方括號內(nèi)。如：G01X[#1+#2]F#3;(5)算術(shù)和邏輯運(yùn)算（見表6-2）數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

函數(shù)格式備注賦值#i=#j求和求差乘積求商#i=#j+#k#i=#j-#k#i=#j*#k#i=#j/#k正弦余弦正切反正切#i=SIN[#j]#i=COS[#j]#i=TAN[#j]#i=ATAN[#J]/[#k]角度用十進(jìn)制度表示。平方根t絕對值四舍五入向下取整向上取整#i=SQRT[#j]#i=ABS[#J]#I=ROUND[#J]#I=FIX[#J]#I=FUP[#J]或OR異或XOR與AND#I=#JOR#K#I=#JXOR#K#I=#J邏輯運(yùn)算用二進(jìn)制數(shù)按位操作十——二進(jìn)制轉(zhuǎn)換二——十進(jìn)制轉(zhuǎn)換#I=BIN[#J]#I=BCD[#J]用于轉(zhuǎn)換發(fā)送到PMC的信號或從PMC接收的信號表4-2算術(shù)和邏輯運(yùn)算

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(6)宏程序指令①無條件轉(zhuǎn)移格式：GOTOn;n——（轉(zhuǎn)移到的程序段）順序號

例：GOTO200;

當(dāng)執(zhí)行到該語句時(shí)，將無條件轉(zhuǎn)移到N200程序段執(zhí)行。

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②條件分支IF語句在IF后指定一條件，當(dāng)條件滿足時(shí)，轉(zhuǎn)移到順序號為n的程序段，不滿足則執(zhí)行下一程序段。格式：

IF[表達(dá)式]GOTOn;

處理；

Nn…;數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

條件表達(dá)式:條件表達(dá)式由兩變量或一變量一常數(shù)中間夾比較運(yùn)算符組成，條件表達(dá)式必需包含在一對方括號內(nèi)。條件表達(dá)式可直接用變量代替。比較運(yùn)算符:比較運(yùn)算符由兩個(gè)字母組成，用于比較兩個(gè)值，來判斷它們是相等，或一個(gè)值比另一個(gè)小或大。注意不能用不等號（見表6-3）。

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表4-3比較運(yùn)算符

運(yùn)算符含義EQ相等equalto(=)NE不等于notequalto(≠)GT大于Greaterthan(>)GE大于等于greaterthanorequalto(≥)LT小于lessthan(<)LE小于等于lessthanorequalto(≤)數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

（3）循環(huán)語句在WHILE后指定一條件表達(dá)式，當(dāng)條件滿足時(shí)，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：

WHILE[條件表達(dá)式]DOm;(m=1,2,3)

處理；

ENDm;

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3.用戶宏程序舉例

例題1：橢圓O0001N2#100=1 角度步長N4#101=0 初始角度N6#102=361 終止角度N8#103=45 長半軸N10#104=25 短半軸N12#105=-10.0 深度N13G90G00X[#103+20]Y0Z100.0 刀具運(yùn)行到(65,0,100)的位置N14S1000M03N15G01Z[#105]F1000.0 刀具下到-10mmN16#114=#101 賦初始值N18#112=#103*COS[#114] 計(jì)算X坐標(biāo)值N20#113=#104*SIN[#114] 計(jì)算Y坐標(biāo)值 走到第一點(diǎn)，并運(yùn)行一個(gè)步長N24#114=#114+#100 變量#114增加一個(gè)角度步長N26IF[#114LT#102]GOTO18 條件判斷#114是否小于361，滿足則返回18N28G01G40X[#103+20]Y0 取消刀具補(bǔ)償，回到(65,0)N30G90G00Z100.0M05 快速抬刀N32M30 程序結(jié)束tbxya數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

4.3任務(wù)決策和執(zhí)行

1.工藝過程①粗加工橢圓②精加工橢圓2.刀具與工藝參數(shù)（略）3.裝夾方案連桿零件毛坯用虎鉗裝夾，底部用墊鐵支撐。4.程序編制在毛坯中心建立工件坐標(biāo)系，Z軸原點(diǎn)設(shè)在頂面上。根據(jù)橢圓參數(shù)方程：X=a*cosφ；Y=b*sinφ

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精加工參考程序：O0001G54G40G49G80G90G0X60Y0Z30M3S500#1=0離心角設(shè)為自變量，初始值賦為0#2=360終止角度#3=1角度增量#4=24橢圓長半軸#5=18橢圓短半軸G01Z-10F80WHILE[#1LE#2]DO1如果#1≤360（即未走完橢圓一圈），循環(huán)1繼續(xù)#6=#4*COS#1橢圓上任意一點(diǎn)的X坐標(biāo)#7=#5*SIN#1橢圓上任意一點(diǎn)的Y坐標(biāo)數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

G42D01G01X#6Y#7F100以直線逼近橢圓#1=#1+#3離心角每次以#3遞增END1G40G01X60Y0Z30M05M30數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)加工基座R4圓角，如圖，要求設(shè)計(jì)加工工藝方案，編制加工工藝過程卡刀具調(diào)整卡、數(shù)控加工程序卡，并進(jìn)行仿真加工。任務(wù)二基座圓角加工

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)知識鏈接一、曲面的銑削方法1.邊界敞開的曲面如圖所示的發(fā)動機(jī)大葉片采用圖a的加工方案時(shí)，每次沿直線加工，刀位點(diǎn)計(jì)算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準(zhǔn)確保證母線的直線度。采用圖b的加工方案時(shí)，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗(yàn)，葉形的準(zhǔn)確度高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。采用兩種加工路線

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)23開始切削型腔的方法坡走銑螺旋插補(bǔ)銑2.曲面型腔預(yù)鉆削起始孔。不推薦這種方法：這需要增加一種刀具，從切削的觀點(diǎn)看，刀具通過預(yù)鉆削孔時(shí)因切削力而產(chǎn)生不利的振動。當(dāng)使用預(yù)鉆削孔時(shí)，常常會導(dǎo)致刀具損壞；最佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的線性坡走切削，以達(dá)到全部軸向深度的切削；可以以螺旋形式進(jìn)行圓插補(bǔ)銑。這是一種非常好的方法，因?yàn)樗僧a(chǎn)生光滑的切削作用，而只要求很小的開始空間主要有以下三種方法：

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)二、曲面的加工時(shí)的刀具選擇

對于一些立體型面和變斜角輪廓外形加工，常用的刀具有球頭銑刀、鼓形刀、錐形刀等。其中球頭銑刀應(yīng)用較多，適用于加工空間曲面零件，有時(shí)也用于平面類零件較大的轉(zhuǎn)接凹圓弧的補(bǔ)加工。

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)1.刀具：Ф10球頭刀2.走刀路線：由大端到小端，按輪廓形狀，技術(shù)環(huán)切法走刀。任務(wù)實(shí)施3.編程：宏程序編程，按刀心軌跡編程。

圓角程序O0802#1=40

(X向外形)#2=50（Y向外形）#3=4（周邊圓角半徑）#4=5（銑刀半徑）#5=0角度初始值#15=3自變量#5遞增#6=10矩形圓角#20=10切入切出圓弧半徑M03S1000G90G54G00X0Y0Z50#8=#2/2+#4初始刀位點(diǎn)Y#9=#6+#4首輪圓角半徑G00X[#20+2]Y[-#8-#20]前側(cè)中央WHILE[#5LE90]DO1條件語句#11=#1/2-#3+[#3+#4]*COS[#5]

X坐標(biāo)數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)#22=#2/2-#3+[#3+#4]*COS[#5]

Y坐標(biāo)#33=[#3+#4]*[SIN[#5]-1]

Z坐標(biāo)G00Z#33下刀G01X#20Y[-#22-#20]F200切削起點(diǎn)G91G03X-#20Y#20R#20圓弧切入G90G01X-#11,R#16F400輪廓走刀Y#22,R#16X#11Y-#22X-2G91G03X-#20Y-#20R#20F200圓弧切出G90G00X[#20+2]回切削起點(diǎn)#5=#5+#15角度遞增END1循環(huán)1結(jié)束G00Z50臺刀M05M30

4.7鞏固練習(xí)4.8意見反饋、歸納總結(jié)

加工如圖所示零件，按單件生產(chǎn)安排其數(shù)控加工工藝，編寫出加工程序。毛坯為50×60×33的長方體，材料為45#鋼。

數(shù)控銑床編程與加工技術(shù)數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F