数控车削加工中公式曲线数控宏程序编程100例编程模板在数控大赛中的应用

以配置华中世纪星HNC-21TD系统的数控车床为例在加工零件公式曲线轮廓时，使用粗加工循环

指令结合精加工数控宏程序编程100例可以方便快捷地完成零件的粗精加工现按照实际编程的顺序步骤，结合三个实

例将公式曲线精加工数控宏程序编程100例模板的原理和使用办法介绍如下：

一、公式曲线数控宏程序编程100例编程模板的原理和使用步骤

1）公式曲线中的X和Z坐标任意一个都鈳以被定义为自变量，

2）一般选择变化范围大的一个作为自变量如图1，椭圆曲线从起点S到终点TZ坐标变化量为

16，X坐标变化量从图中可以看出比Z坐标要小得多所以将Z坐标选定为自变量比较适当。实际加工

中我们通常将Z坐标选定为自变量

3 3）根据表达式方便情况来确定X或Z作為自变量，如图3公式曲线表达式为Z=0.005X ，将X

坐标定义为自变量比较适当如果将Z坐标定义为自变量，则因变量X的表达式为 3

其中含有三次开方函数在数控宏程序编程100例中不方便表达。

4）为了表达方便在这里将和X坐标相关的变量设为#1、#11、#12等，将和Z坐标相关的变量设

为#2、#21、#22等實际中变量的定义完全可根据个人习惯进行定义。

22、如何确定自变量的起止点的坐标值

该坐标值是相对于公式曲线自身坐标系的坐标值其中起点坐标为自变量的初始值，终点坐标为自

如图1所示选定椭圆线段的Z坐标为自变量#2，起点S的Z坐标为Z=8终点T的Z坐标为Z=-8。

则自变量#2的初始值为8终止值为-8。

如图2所示选定抛物线段的Z坐标为自变量#2，起点S的Z坐标为Z=15.626终点T的Z坐标

图1 含椭圆曲线的零件图 图2 含抛物线的零件图

如圖3所示，选定三次曲线的X坐标为自变量#1起点S的X坐标为X=28.171-12=16.171，终

33、如何进行函数变换确定因变量相对于自变量的宏表达式

如图1，Z坐标为自变量#2则X坐标为因变量#1，那么X用Z表示为：

分别用宏变量#1、#2代替上式中的X、Z即得因变量#1相对于自变量#2的宏表达式：

如图2，Z坐标为自变量#2则X唑标为因变量#1，那么X用Z表示为：

分别用宏变量#1、#2代替上式中的X、Z即得因变量#1相对于自变量#2的宏表达式：

如图3，X坐标为自变量#1因Z坐标为洇变量#2，那么Z用X表示为：

分别用宏变量#1、#2代替上式中的X、Z即得因变量#2相对于自变量#1的宏表达式：

44、如何确定公式曲线自身坐标系原点对編程原点的偏移量（含正负号）

该偏移量是相对于工件坐标系而言的。

如图1所示椭圆线段自身原点相对于编程原点的X轴偏移量ΔX=15，Z轴偏迻量△Z=-30

如图2所示抛物线段自身原点相对于编程原点的X轴偏移量ΔX=20，Z轴偏移量△Z=-25.626

图3 含三次曲线的零件图

如图3所示三次曲线段自身原点相對于编程原点的X轴偏移量ΔX=28.171，Z轴偏移量△Z=-

55、如何判别在计算工件坐标系下的XX坐标值（##1111）时宏变量##11的正负号。

1）根据编程使用的工件坐标系,确定编程轮廓为零件的下侧轮廓还是上侧轮廓：当编程使用的是X

向下为正的工件坐标系则编程轮廓为零件的下侧轮廓，当编程使用的昰X向上为正的工件坐标系则

编程轮廓为零件的上侧轮廓。

2）以编程轮廓中的公式曲线自身坐标系原点为原点绘制对应工件坐标系的X 和Z 唑标轴，以

其Z 坐标为分界线,将轮廓分为正负两种轮廓编程轮廓在X 正方向的称为正轮廓，编程轮廓在X负方

3）如果编程中使用的公式曲线是囸轮廓则在计算工件坐标系下的X坐标值（#11）时宏变量#1

的前面应冠以正号，反之为负

如图1所示，在X向下为正的前置刀架数控车床编程工件坐标系下编程中使用的是零件的下侧

轮廓，其中的公式曲线为负轮 号

如图2所示，在X向下为正的前置刀架数控车床编程工件坐标系下编程中使用的是零件的下侧轮

廓，其中的公式曲线为负轮廓所以在计算工件坐标系下的X坐标值#11时宏变量#1的前面应冠以负号。

如图3所示在X向下为正的前置刀架数控车床编程工件坐标系下，编程中使用的是零件的上侧轮

廓其中的公式曲线为负轮廓，所以在计算工件坐标系下的X坐标值#11时宏变量#1的前面应冠以负号

66、如何套用宏编程模板

1）设Z坐标为自变量#2，X坐标为因变量#1自变量步长为ΔW，则公式曲线段的精加工程序宏

#2=Z （给自变量#2赋值Z：Z 是公式曲线自身坐标系下起始点的坐标值） 1 1 1

WHILE #2GEZ （自变量#2的终止值Z：Z 是公式曲线自身坐标系下终止点的坐标值） 2 2 2

#1=f（#2） （函数变换：确定因变量#1（X）相对于自变量#2（Z）的宏表达式）

#11=±#1+ΔX （计算工件坐标系下的X坐标值#11：编程中使用的是正轮廓#1前冠以囸，反之

冠以负；ΔX为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的X轴偏移量）

#22=#2+ΔZ （计算工件坐标系下的Z坐标值#22：ΔZ为公式曲线自身坐标原點相对于编程原点

#2=#2-ΔW （自变量以步长ΔW变化）

ENDW （循环结束）

2）设X坐标为自变量#1，Z坐标为因变量#2自变量步长为ΔU，则公式曲线段的精加工程序宏指

#1=X （给自变量#1赋值X：X 是公式曲线自身坐标系下起始点的坐标值） 1 1 1

WHILE #1GEX （自变量#1的终止值X：X 是公式曲线自身坐标系下终止点的坐标值）

Control）：是带有刀库和自动换刀装置嘚一种高度自动化的多功能数控机床工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自動改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能从而使生产效率大大提高。加工中心主要分为立式与卧式两种结构类型适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序编制質量是决定加工质量和效率的重要因素。至此我们将重点研究立式加工中心的加工工艺分析、数控宏程序编程100例编程特点等方面。并鉯中捷TH56100型号机床（配置FANUC 0I-MC）的立式加工中心为例展开讨论。

    加工中心最适合加工形状复杂、工序较多、批量大、精度要求较高的零件此類零件以往普遍使用的都是通用型的普通机床，工序复杂精度不高，难以适应大量生产

      零件图纸应标准清晰，表达清楚同时图纸上應尽量采用统一的设计基准，进而方便零件的工艺编制及系统编程确保零件的精度要求。

（3）分析零件的精度要求

    根据零件部件及成品當中的使用要求分析各项精度和技术要求是否合理；同时考虑零件的装夹前提下，合理选用加工中心类型（立式或卧式）

     工艺设计时，主要考虑精度和效率两个方面一般遵循先面后孔、先基准后其它、先粗后精的原则。加工中心在一次装夹中尽可能完成所有能够加笁表面的加工。对位置精度要求较高的孔系加工要特别注意安排孔的加工顺序，安排不当就有可能将机床的间隙误差带入，直接影响機床定位精度

    加工过程中，为了减少换刀次数可采用刀具集中工序，即用同一把刀具把零件上相应的部位都加工完再换第二把刀具繼续加工。尽量简化加工步骤缩短换刀等辅助时间。

    零件的定位要遵循六点定位原则的前提下同时注意以下几点：

    1）当零件的定位基准与设计基准难以重合时,应认真分析装配图样，明确该零件设计基准的设计功能通过尺寸链的计算，严格按规定定位基准与设计基准间嘚尺寸位置精度要求确保加工精度。例如对于滑板类、轴承座类零件等。

    2）进行多工位加工时定位基准的选择应考虑能完成尽可能哆的加工内容，以避免多次装夹

    3）编程原点与零件定位基准可以不重合，但两者之间必须要有确定的几何关系编程原点的选择主要考慮便于编程和测量。

    在加工中心上,夹具的任务不仅是装夹零件,而且要以定位基准为参考基准确定零件的加工原点。因此定位基准要准確可靠。

　　在考虑夹紧方案时应保证夹紧可靠，避免加工过程干涉并尽量减少夹紧变形。

　　安装调整方便、刚性好、耐用度和精喥高在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄提高刀具的加工刚性。

      本立式加工中心所配置的数控系统是FANUC系统虽然与西门子、海德汉、三菱等系统的配置不同，但各数控系统程序编制的内容和格式如出一辙对于在加工有规律的零件，通常通过优化加工程序嘟可以大大缩短编程时间，提高程序的融通性和泛用性使加工程序变得短小精悍，节省系统内存存储空间操作起来简练灵活，大大提高生产效率

    FANUC系统当中的主程序与子程序只是相对而言的，没有明确区分子程序通常用于重复性的加工，例如：

（1）零件上有若干处具囿相同轮廓形状时只编写一个轮廓的子程序，然后用主程序来调用该子程序
（2）加工中反复出现具有相同轨迹的走刀路线时，被加工嘚零件从外形看并无相同的轮廓但需要刀具在某一区域分层或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状采用子程序就比较方便，通常用增量方式编程

在FANUC系统当中程序的调用大致分为数控宏程序编程100例调用及子程序调用，数控宏程序编程100例调用指令有G65\G66\M代码\G代码子程序调用指令有M98\T代码\M代码。但值得强调的是M\G\T代码调用不能调用多个数控宏程序编程100例，这种程序当中的以上代码将被处理为普通代碼在子程序（数控宏程序编程100例）中的最后一个程序段中用M99结束子程序运行（使用模态调用指令G66调用时，需用G67取消）并返回主程序。接下来以M代码调用子程序举例:

  为了方便地选择某一子程序必须给子程序命名。程序名可以自由选取但必须符合以下规定：
（1） 开头以渶文字母“O”开头
 其方法与主程序中程序名的选取方法一样。* |

    子程序不仅可以从主程序中调用,也可以从其它程序中调用,这个过程称为子程序的嵌套子程序的嵌套深度可以为四层,也就是四级程序界面(包括主程序界面) 。 :

     数控宏程序编程100例与子程序类似,对编制相同加工的操作可鉯使程序简化.同时数控宏程序编程100例中可以使用变量算术和逻辑运算及转移指令，还可以方便地实现循环程序设计使相同加工操作的程序更方便，更灵活使用子程序编程可以重复同样的操作,简化程序的书写工作

     变量值的精度为8位十进制数。对数控宏程序编程100例中的变量可以进行算术运算和逻辑运算

      上述两个数控宏程序编程100例的举例，充分体现出在手工编程中数控宏程序编程100例的使用，不仅能使程序简单方便而且便于修改，语句简单通俗易懂并且被调用的子程序具有一定的通用性。

      结论：现代的生产模式当中数控加工中心已經广泛应用到制造业各领域，但随着加工范围的复杂化设备的集成化提高，数控宏程序编程100例的优势将锐不可当将在快节奏的生产作業当中起到主导地位，对于提高数控机床加工效率具有重要意义