数控车床宏程序案例.doc

数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校
由浅入深宏程序数控车床旋转正弦函数宏程序
正弦函数曲线旋转宏程序
坐标点旋转1

s = x cos(b) – y sin(b）   
t = x sin（b） + y cos(b)   
根据下图，原来的点（＃1，#2),旋转后的点(＃4，＃5）,则公式：
＃4=#1＊COS[b］— #2＊SIN[b］
＃5=＃1*SIN［b］+ #2*COS［b]
公式中角度b，逆时针为正,顺时针为负。
下图中正弦曲线如果以其左边的端点为参考原点,则此条正弦曲线顺时针旋转了16度,即b=-16

正弦函数旋转图纸1

此正弦曲线周期为24，对应直角坐标系的360
对应关系 【0,360】  y=sin（x)
         【0,24】   y=sin（360*x/24)  
可理解为：
360/24是单位数值对应的角度
360＊x/24是当变量在【0,24】范围取值为x时对应的角度
sin(360*x/24)是当角度为360*x/24时的正弦函数值
旋转正弦函数曲线粗精加工程序如下：
T0101
M3S800
G0X52Z5
#6=26   工件毛坯假设为50mm,#6为每层切削时向+X的偏移量。
N5 G0X[#6+18.539］ 
G1Z0F0.1
#1=48
N10 #2=sin【360*#1/24】
#4=＃1＊COS［—16]- #2＊SIN[—16］    旋转30度之后对应的坐标值
＃5=＃1＊SIN[—16］+ ＃2*COS[—16］
#7=#4—【50—3。875】  坐标平移后的坐标。
＃8=45+2*＃5+#6
G1X［＃8］Z［#7］F0。1   沿小段直线插补加工
#1=＃1—0。5          递减0.5，此值越小，工件表面越光滑.
IF ［＃1 GE 0] GOTO 10 条件判断是否到达终点。
Z-50
G1X52             直线插补切到工件外圆之外
G0Z5
＃6=＃6—2
IF ［＃6 GE 0］ GOTO 5
G0X150Z150
M5
M30

镂空立方体宏程序范例
镂空立方体图纸及宏程序范例
此零件六个面加工内容相同，在加工时，调面装夹时要注意考虑夹紧力.
对于每个面的加工,可以用一个宏程序进行编制。宏程序编程时，即有深度方向的变化，也有半径的变化，是一种典型的宏程序。可以先用自己的思路编制一下，图后附有参考程序。

图片1

图片2

G64G40G90G54G0X0Y0Z100
G0Z5
＃1=-2。75 （分四层切削，共11mm深）
#2=25   （第一层，最大一个沉孔直径为25mm,其次为20、15、10）
N10 G1Z［#1］F30
G1G41X[#2］D01F200
G3 I[—#2]R［#2]
G1G40X0
＃1=＃1-2。75
＃2=＃2—5
IF [＃1 GE —11］ GOTO 10
G0Z100
M5
M30

点评：程序中有两个变量，但只用一个循环就可以了。因为两个方向的变化都分别是等值递减的,所以把其中一个直接放到另一个循环里做好递减就可以了。
车削“斜椭圆”的宏程序
· 　　本文分析了斜椭圆的数控车床加工问题，通过旋转转换方程确定了斜椭圆的参数方程,编制出(包含宏程序的）实际加工程序。
　　随着数控技术不断进步，数控车床加工中各种复杂型面也日渐增多,如椭圆、抛物线、正弦曲线、余弦曲线和双曲线等各种非圆曲面.对于上述各种复杂成形面，利用CAM软件进行自动编程相对简单，但由于种种原因,在绝大数情况下数控车床主要还是依靠手工编程.目前在数控车床上加工正椭圆已不是难事，一些学者进行过这方面的研究并发表了相关论文。但对斜椭圆零件的加工方面研究较少,主要原因为：①机床数控系统本身既不存在加工椭圆等非圆曲线的G指令,更没有类似数控铣床用G68这样的 旋转指令，使编程难度大大增加;②加工中变量的参数直接影响着加工的效率以及质量,很容易产生过切报警，即使程序正确无误，实际加工时参数调整也非常困难,直接影响加工能否顺利进行，以及加工精度能否保证。
　　对于如图1所示的斜椭圆零件，笔者在配置华中世纪星车床数控系统（HNC-21/22T）的数控车床上加工成形，加工出的零件如图2所示.
　　1.相关数学计算
　　已知：椭圆方程：a2b2(见图1)，椭圆上任一点A 点坐标(Z，X）：(acosα ,bsinα ）,则：。若椭圆绕圆心旋转θ （见图3）,则根据旋转公式，求出A 点在工件坐标系（Z0X 坐标系）中的坐标为：
　　A点:Z：acosαcosθ-bsinαsinθ；
　　X ：acosα sinθ +bsinα cosθ.
　　注意:椭圆顺时针旋转时，公式中的θ 角取负值；逆时针旋转时，θ 角取正值。
　　2。程序格式
　　（1)如图3和图4所示，编程原点为右端面与轴线的交点。
　　(2）程序为HNC—21T系统格式。
　　％1234 (程序名） M3S600T0101
　　G42G00X Z (快速点定位)
　　#12=起始角（α)（椭圆轮廓起始 点的参数角)
　　WHILE[#12]LE终点角 （若为凹椭圆 轮廓，则应为WHILE［＃12］GE负终点角)
　　#13=a*COS［＃12＊PI/180]*COS［θ］— b＊SIN［#12＊PI/180]＊SIN［θ] （椭圆上任一点 Z坐标值)
　　＃14=a＊COS［#12*PI/180］*SIN［θ］+b＊ SIN[＃12＊PI/180]*COS[θ] (椭圆上任一点 X坐标值)
　　G01 X［2＊＃14+U］Z[#13+W］F60 （直线 插补椭圆，U、W为椭圆圆心在编程坐标 系下的坐标，即椭圆平移后需要进行坐标 转换,请注意平移方向，以便确定U、W 的正负)。
　　#12=＃12+0.5 (若为凹椭圆轮廓， 则应为＃12=#12—0。5）
　　G40G00X100Z100M05
　　M30
　　3。编程实例
　　实例如图1所示。
　　（1)计算起始参数角
　　根据公式：
　　可以得到:起始参数角=21.4º。
　　（2)计算终点参数角
　　根据公式：，得到:终点参数角=97º。
　　（3）参考程序如下(HNC-21T数控系统).
　　使用数控车床切削零件图如图1所示，毛坯材料为45钢，直径50mm，长度为65mm，椭圆的长半轴和短轴分别为25mm和15mm，旋转角度20º(1号刀为粗车35º尖刀，2号刀为精车35º尖刀，3号刀为切断刀)。
　　％2
　　M3S600T0101
　　G42G00X55Z2
　　G71 U2 R0.5 P1 Q2 X0。5 Z0。01
　　F120
　　G0X100Z100
　　M3S1500T0202
　　G0X55Z2
　　N1 G0 X26。209
　　G01Z0 F60
　　＃12=21。4
　　WHILE[＃12］LE97
　　＃13=25*COS[#12＊PI/180]*COS[20
　　]-15*SIN［#12＊PI/180]＊SIN［20］
　　＃14=25*COS［＃12*PI/180］*SIN[20］
　　+15*SIN［＃12＊PI/180］*COS［20］ G01 X[2*#14］Z［＃13-20］F60
　　＃12=#12+0.5
　　ENDW
　　G02X35.022Z-35R5
　　G1X48C1
　　Z-44
　　X44Z—46
　　Z-50
　　N2X50
　　G00X100Z100M5
　　M0
　　M3S700T0303
　　G00X50Z—45
　　G01X1F40
　　G00X50
　　X100Z100
　　M30
　　4。程序中变量的确定与注意事项
　　旋转椭圆程序变量的赋值是一个重要环节，因为宏程序是利用许多段微小的直线来逼近轮廓的,取值大，轮廓表面的逼近误差也大.
　　在加工中，变量的赋值可以按粗车和精车来取值.粗加工程序变量的取值应根据预留加工余量的大小来确定，在保证加工不过切的前提下，我们可以选择较大的程序变量,但是也不能过大，变量过大会使精加工余量不均匀或形成过切；精加工时我们主要是保证工件的质量，为使工件的几何形状达到要求，需要减少拟合的误差，因此我们应该选择一个较小的程序变量。
　　5.结语
　　通过实际加工生产，上述措施能很好地解决加工中程序编制，保证工件的形状几何精度,解决加工出现的各种问题，减少加工时间，提高加工效率。
利用宏程序编制数控车床斜椭圆程序
编程计算题：请利用宏程序或子程序编制粗、精加工程序 答案： 提示：如果采用三角函数计算椭圆起点和终点,会造成一定的计算误差。所以应该采用坐标系的平移和角度变换进行计算。 已知AB=20AOB=30 求出AOB=AB/AO AO=40 所以椭圆长轴为40短轴为30 在xoy坐标系
编程计算题：请利用宏程序或子程序编制粗、精加工程序

答案：
提示：如果采用三角函数计算椭圆起点和终点，会造成一定的计算误差.所以应该采用坐标系的平移和角度变换进行计算。

已知AB=20  ∠AOB=30
求出    ∠AOB=AB/AO
            AO=40
所以椭圆长轴为40短轴为30
在xoy坐标系中求出起点与终点
起点x=37.7  y=10 
在XOY坐标系求椭圆起点：X=xCOS30+ySIN30
                     X=37。7*COS30+10＊SIN30
                     X=37.649
将x=-10  y=28.55代入公式求出椭圆终点:
X=xCOS30+ySIN30
X=5。6125
将计算出的起点和终点值带入公式X=A＊COSα求出起点和终点的角度值：
起点:37.649=40COSα
       COSα=0.941225
       ∠α=—19。741
终点:5.6125=40*COSα
        COSα=0.1403125
        ∠α=81.93
参考加工程序为：（西门子802D)
G40G64
T1D1
M3S1200
G0X100Z2
R1=10
N1  G1X=R1+60 Z0
Z-12.3
R2=-19。741
N2 R3=40＊COS〈R2>
R4=30*SIN〈R2〉
R5=R3*COS〈30>-R4＊SIN〈30〉
R6=R3＊SIN<30>-R4＊COS〈30〉
G1X=R1+40+2＊R6  Z=R5—50
R2=R2+1
IF R2〈=81。93 GOTOB N2
G1X=R1+97.1  Z=-60
Z—110
G0X150
Z2
R1=R1—2
IF R1〉=0 GOTOB N1
G0X100
Z150
M5
M2
车床椭圆宏程序 粗精加工宏程序
椭圆宏程序，最经典，最需要掌握的，也是比较基本的一种车床宏程序

图片1

G99G40G21
M03S700
G0X42Z5
（开始粗加工，从外分层向里切）
＃2=18    设置分层初始值
N10 ＃1=30*SQRT［1—＃2＊#2/20＊20］   计算椭圆上对应＃2=18的＃1值
＃3=2＊＃2  计算X轴坐标值
＃4=#1-30+0.1   计算Z轴坐标值，0。1为给精加工留的余量
G0X[＃3］        刀具快速移动至切削直径
G1Z［#4］F0。2    第一层走刀
G1U2           利用增量坐标从切削直径向外退离工件1mm
G0Z5           快速退刀至Z5，为下次进刀做准备
#2=＃2-2        变量递减2mm,作为下次切削直径
IF ＃2GE0 GOTO 10  终点判断，是否到达0，等于0时也会切削，之后—2时会跳出循环，执行下一段
（精加工，从工件坐标系远点开始切削椭圆,用小直线段模拟椭圆进行加工）
M03S1500
G0X0
G1Z0F0.1
＃2=0          初始值与粗加工不同
N20 #1=30＊SQRT[1—#2＊＃2/20＊20］
＃3=2＊#2
#4=#1
G01X[＃3］Z[＃4]F0.1
＃2=＃2+0.5      这里0。5决定了划分的小段直线大小，值越小加工出来的椭圆面越光滑
IF #2LE20 GOTO 20

G0X100Z100
M5
M30
车床任意位置椭圆宏程序的编制
不在轴线上的椭圆宏程序编制也没有什么特殊的，只是改下偏置的数值罢了。 椭圆的参数方程为： X=a＊COS Y=b*SIN 可改写为: #1=30*cos［＃3] #3 为参数方程对应的中角度 ＃2=20*sin[＃3] 图中椭圆长半轴 30mm ，短半轴 20mm ，椭圆中心位置如图所示，不在轴线上，
椭圆的参数方程为：X=a*COSθ
                Y=b＊SINθ
可改写为：      ＃1=30＊cos[#3］  ＃3为参数方程对应的中角度
                #2=20＊sin［＃3］

图中椭圆长半轴30mm，短半轴20mm，椭圆中心位置如图所示，不在轴线上，因此在计算编程所用的坐标值时，X方向要再加上40，Z方向要减去30+10=30
相应程序如下：
T0101
M3S800
G0X82Z5
＃6=36
N5 G0X[#6+40]
G1Z-10F0.1
＃3=0

N10 #1=30*COS［#3]    
＃2=20＊SIN[＃3］    
＃4=2*＃2+＃6+40       计算出的为半径值，需转化为直径值才能与直径编程对应.
#5=＃1—30—10
G1X［＃4]Z［＃5］F0。1   沿小段直线插补加工
＃1=#1+3          递减3度,此值越小，工件表面越光滑.
IF ［#1 LE 90] GOTO 10 条件判断是否到达终点。

G1X82             直线插补切到工件外圆之外
G0Z5
#6=#6—4
IF [＃6 GE 0] GOTO 5
G0X150Z150
M5
M30
宏程序编制—左右交替切削梯形螺纹
数控车加工梯形螺纹,用宏程序左右车削编程加工
用成型刀加工,刀宽1mm，螺纹槽槽底宽度1。6mm,螺距为6mm，尺寸如图所示：

图片1

图片2
每次切深0。2mm,左右交替切削，编程如下：
T1D1
M3S800
G0X62Z10
R1=0.6   左右交替切削的距离
R2=0。2   每次切深0.2mm
R4=10    Z轴初始值
KK： R3=60-2＊R2  每次走刀的加工直径
        R4=R4+R1     每次走刀的起点Z坐标
        G0X=R3 Z=R4  定位的起刀点
        G33 Z-55 K6      完成本次切削
        G0X62              退刀
        Z10                   移至工件外
        R1=-1＊R1       使R1值变号，以此实现左右交替
        R2=R2+0。2     切深递进
        IF R2<=4 GOTOB KK    判断是否到达切深
G0 X52 Z=R4+R1     因为切到槽底时只有一侧先到达,另一侧也需加工
G33 Z-55 K6             完成另一侧槽底加工
G0X100
Z100
M5
M30
12