（中职）数控编程技术项目五数控机床宏程序加工电子课件

1、YCF正版可修改PPT（中职）数控编程技术项目五数控机床宏程序加工ppt电子课件数控编程技术项目五数控机床宏程序加工项目情境创设项目教学目标通过前面数控加工程序的学习，我们已掌握一定的编程基本功，但有些程序编制起来很复杂，通过本项目的学习，我们会初步了解有关宏程序的基础知识。能了解A类宏程序与B类宏程序的区别;理解B类宏程序的基本格式与要求;能设置合理的变量;能编写简单的宏程序。项目学习目标项目学习目标见表5-1。1任务一 宏的基本认识2任务二 椭圆的编程与加工3任务三 圆锥的编程与加4任务四 圆周孔及排孔编程与加工半1任务五 圆球的编程与加工任务一 宏的基本认识任务描述1任务分析宏程序与普通

2、程序相比，普通的程序字为常量, 一个程序只能加工一个几何形状，缺乏灵活性和适用性，而在宏程序中可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理。通过使用宏程序能执行有规律变化(如椭圆、正弦曲线等)的动作。简单来说，宏程序就是含有变量的程序。一、宏程序中的变量在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给- -个地址，为了使程序更加具有通用性、灵活性，故在宏程序中设置了变量。变量可以是每个轴的位移量、进给量、角度等。1.变量的表示一个变量由符号“#” 和变量序号组成，如#1 (1=192, .。.此外，变量还可以用表达式进行表示，但其表达式必须全部写人方括号中。例如，#1、

3、# 10、#1000。任务教学2.变量的引用将跟随在地址符后的数值用变量来代替的过程称为引用变量。同样，引用变量也可以用表达式。例如，G01 X#100 Y#101 F#103, 当#100=10.0、#101=20.0、#103-200.0时，即表示为G01X10.0 Y20.0 F200.0。3.变量的种类变量分为局部变量、公共变量(全局变量和系统变量3种。在A、B类宏程序中，其分类均相同。(1)局部变量(#1 #33)。 局部变量是在宏程序中局部使用的变量。当宏程序C调用宏程序D而且都有变量#1时，由于变量#1服务于不同的局部，所以C中的#1与D中的#1不是同- -个变量,因此可以赋予不

4、同的值，且互不影响。关闭电源时，局部变量将被全部初始化。当宏调用时，自变量分配给局部变量。(2)公共变量(#100 #149/#199#500 #549/#599) 公共变量贯穿于整个程序过程。它可以在不同的宏程序间共享，当宏程序C调用宏程序D而且都有变量# 100时，由于#100是全局变量，所以C中的# 100与D中的#100是同一个变量。关闭电源时变量#100 #149 被初始化成“空”,而变量# 500 #531保持数据。也就是说变量#500 #531断电前所赋的值重新开机后会被系统记录下来，而变量# 100 #149所赋的值重新开机后将被清零。(3)系统变量(#1000 b系统变量是指

5、有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量用于读写各种NC数据项，如当前位置、刀具补偿值。系统变量包括刀具偏置值变量，接口输人与接口输出信号变量及位置信号变量等。在不清楚的情况下切勿修改# 1000以后的变量赋值，那将会造成机床事故。4.变量的赋值变量的赋值有两种方式: -种是直接赋值，另一种是引数赋值。直接赋值常用于B类宏程序，引数賦值常用于A类宏程序。赋值其实就是把一个常数赋给-一个宏变量地址。例如，#1=10.0把10这个常数赋给#1地址。如果需要调用数，可以写成X#1,其实也就是和X10.0是- -样的。#2=#1+20.0这个运算结果其实为#2=30.0。二、宏程序的运算指令宏

6、程序的运算类似于数学运算与逻辑运算，用各种数学符号来表示。常用的运算指令表见表5-2。宏程序计算说明:1.角度单位在宏程序中所用的角度单位是度，分和秒要换算成带小数点的角度。在宏程序中角度用的是十进制而不是常用的六十进制，如90P 30”表示90.5,而300 20”表示30.3%。2. ATAN功能在ATAN之后的两个变量用“I” 分开，结果在0和360之间。如当#1-ATANIM-I时, #1=135.0。3. ROUND功能当ROUND功能包含在算术或逻辑操作、IF语句、W HILE语句中时，将保留小数点后一位，其余位进行四舍五人。例如，#1=ROUND(#2;其中#2-1.2345,则

7、#1=1.0当ROUND出现在NC语句地址中时，进位功能根据地址的最小输入增量四舍五入指定的值。例5-1编一个程序，根据变量#1、#2 的值进行切削，然后返回到初始点。假定增量系统是1/1000mm, #1=1.2345. #2-2.3456则C00C91 X- #，移动1.2345mm; C01X #2)F300，移动2.3456mm;G00X#i+#2，因为1.2345+2.3456-3.5801,所以移动3.580 mm刀具此时不能返回到加工的初始位置。而换成C00 XROUND#+ROUND#2时能返回到初始点。4.上进位和下进位成整数例如, #1=1.2. #2=-1.2则#3=FU

8、P#l,结果“#3=2.0#3=FIX#1” 一“#3=1 .0#3=FUP#2一“#3=- 2.0#3=FIX#2” 一“#3=-1.0。5.算术和逻辑操作的馆写式取功能块名的前两个字符，如ROUND、RO。6.宏程序数学计算的次序函数运算(SIN、C0S、ATAN等)，乘和除运算(*、/、等),加和减运算(+、-、OR 、XOR等)。7.函数中的括号括号用于改变运算次序，函数中的括号允许嵌套使用，但最多只允许嵌套5级。如#1-SINI#2+#3*4+#5#6。注意:在加工程序中，方括号用于封闭表达式，圆括号用于注释，在自动运行中机床不执行圆括号里的动作。三、宏程序的转移指令控制指令起到控制

9、程序流向的作用。在一个程序中，控制程序流向可以用GOTOIF语句改变。有3种分支循环语句: GOTO语句(无条件分支) IF语句(条件分支if.then)、WHILE 语句(循环语句while)。1.分支语句(1)格式一:GOTOn例5-2 G0OT01000; 无条件转移语句，当执行该程序时，无条件转移到N1000程序段执行，顺表达式。(2)格式二:IF条件表达方式GOTOn例5-3 1IF#IGT#100G0T0100; 有条件转移语句，如果条件成立，则转到N程序段执行，如果条件不成立，则执行下一-语句程序。一个条件表达式一定要有一个操作符，这个操作符插在两个变量或一个变量和一个常数之间，

10、并且要用方括号括起来，即表达式操作符表达式。条件式的种类见表5-3。2.循环指令WHILE条件式D0m( m=192, 3-); .ENDm;当条件式满足时，就循环执行WHILE与END之间的程序段m次，当条件不满足时，就执行ENDm的下一个程序段。3.宏程序的嵌套(I) WHILE条件式DOm和ENDm必须成对使用，并且DOm一定要在ENDm之前指定，用m来识别。(2)同一识别号m可以在-一个程序中多次使用，但DOm与ENDm必须成对使用。(3)在一个程序中DO的范围不能够交叉，DO可以嵌套三重。(4)在D0mENDm的内部可以用GOTOn转移到外部，但不可以从外部用GOTOn转移到D0m

11、ENDm的内部。(5)从DOm ENDm内部可以调用用户宏程序或子程序。DOm ENDm可以在用户宏程序或子程序中嵌套三重。(6)用跳转语句和重复语句编程时，一般重复语句执行的时间比较短。WHILE循环语句在程序中的具体格式如图5-1所示。图5-1 WHLE 循环语句在程序中的具体格式如图5-1所示为华中数控系统格式，而法拉克系统则把结束ENDW中w去掉就可以用在法拉克系统上。在一个完整的宏程序中允许3级嵌套。在华中系统和法拉克系统中调用地址的格式也略有不同。如#1=10.0，华中系统调用地址格式为X#1X#1+10.，法拉克系统调用地址格式为X#IX#1+10.。注意:在对角度计算时华中系统

12、不能直接对角度进行计算，必须把角度换算成弧度计算，即在角度后面乘上P17180(PI即为兀而法拉克系统可以直接对角度进行计算。在本任务中所有程序主轴转速都设置为1 000r. min,加工进给量都设置为200 mm. min,距离工件高度都为50mm。该加工参数不针对实际加工，读者可根据所操作机床刚性、加工刀具材料和工件材料自行设置合理的加工参数，程序号均为00010。视频欣赏点击播放知识拓展数控车床的结构1.数控车床的结构数控车床也是由主轴箱、刀架、进给传动系统、床身，液压系统、冷却系统、润滑系统等部分组成的，只是数控车床的进给系统与卧式车床的进给系统在结构上存在着本质上的差别，典型数控车床

13、的机械结构组成图。知识拓展卧式车床主轴的运动经过挂轮架、进给箱、溜板箱传到刀架，实现纵向和横向进给运动。而数控车床是采用伺服电动机，经滚珠丝杠传到滑板和刀架，实现z向(纵向)和置向(横向)进给运动。数控车床也有女II工各种螺纹的功能，主轴旋转与刀架移动间的运动关系通过数控系统来控制。知识拓展数控技术在军事装备中的应用现代的许多军事装备,都大采用伺服运动控制技术，如火炮的自动瞄准控制、雷达的跟踪控制和导弹的自动跟踪控制等。知识拓展数控技术在其他行业的应用在轻工行业，采用多轴伺服控制(最多可达50个运动轴)的印刷机械、纺织机械、包装机械以及木工机械等;在建材行业，于石材加工的数控水刀切割机;于玻璃

14、加工的数控玻璃雕花机;于席梦加工的数控行缝机和用于服装加工的数控绣花机等。2任务二 椭圆编程与加工任务描述如图5-2所示，求解椭圆上点到定点或到定直线距离的最值时，用参数坐标可将问题转化为三角函数问题求解x=ax eosf, y=bxsin，a为长的一半，通过公式可求出椭圆上的任意一点，通过角度的变化可求出第二点的坐标，然后再用直线连接起来，无数的直线连接就可以形成椭圆，如果角度的变化越小，那椭圆将会越光滑，越接近椭圆轮廓，同时计算量也会越大。例如，角度变化为1那将计算360次，角度变化为0.50那将计算720次，角度变化为0.1哪将计算3 600次。图5-2椭圆那如何将椭圆参数方程带到程序中

15、呢?通过分析得知该参数方程是通过角度的变化来实现点的计算，那我们就可以把角度设置为变量。即#1=0(0即为角度)那变量就是一个变化的量，再怎么变也要有一个变化的区间，不能无休止地变，通过观察椭圆在数轴上角度的变化也就是在0 360 的变化，那条件表达式就可以这样写: WHLELE360 D0I ;x=a *cos, y-bk sin。a为椭圆长半轴，b为椭圆短半轴。把该公式代人宏程序中，格式如下:(1)华中系统:X=a*COS #1*PI/180Y=b*SIN#1*PI/180任务分析(2)法拉克系统:X=a*COS#1 ;Y=b* SIN#1任务目标:掌握椭圆的数学表达方式;掌握数轴象限;掌

16、握角度变量的设置和区间的变化。图5-3桃圆加工椭圆加工(编程思路:以一小段直线代替曲线過近椭圆轮廓)。通过查询可以得知椭圆的参数方程如下:x=a*cos ; y=b*sin 如图5-3所示，设椭圆的长半轴为20mm,短半轴为10mm,加工深度为5 mm,加工刀具直径为20mm立铣刀，毛坯尺寸为50mmx30mmx10mm。参考程序见表5-4、表5-5。任务教学该程序是否可以不用刀具半径补偿?如果能取消刀具半径补偿程序该如何修改?学习与思考视频欣赏点击播放知识拓展数控车床的布局数控车床的布局数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与卧式车床基本一致， 而刀架和导轨的布局形式发生了根本的变化，

17、这是因为刀架和导轨的布局形式直接影响数控车床的使用性能及村L床J结J和外观。另外，数控车床都设有封闭的防护装置。知识拓展床身和导轨的布局数控车床床身导轨与水平面的相对位置，共有4种布局形式。水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平配置的刀槊可提高刀架的运动速度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。3任务三 激光加工任务描述任务分析如图5-4所示圆锥的高度为20mm、顶角为60、加工刀具直径为20; mm立铣刀，毛坯为25mmx25mm圆柱。本任务主要完成圆锥的编程与加工，编程思路为以不同半径的圆累加起来，通过对正切函数知识的理解认识，可完成相关类型零件的编程。任务目标

18、:掌握三角函数正切的数学表达方式;掌握G02、003对应G41、G42的方法;掌握深度变量的变化设置。图5-4四推如图5-5所示，通过查询可以得知正切函数的表达方式为TANA=a/b。根据观察可以得知:以直线AC为旋转轴、直线CB为半径旋转就能得到-一个圆，随着直线AC的长度变化，直线CB也将随着变化，那圆的大小也将随之变化。既然有两个变化的量就可以写成#1=b、#2=a，a为半径，b为圆锥高度，A是常量，常量在宏程序中可以设置一一个宏变量地址，也可以不用设置。如图5-5所示，圆锥项角为60，-半即为30,高度为20mm,其底圆直径为23mm可以不用理会，至于为什么不用理会底圆直径，请读者读懂

19、下面的加工程序后自己回答。参考程序见表5-6和5-7。任务教学编程过程主要包括分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理应用与充分发挥，以使数控机床能安全可靠地、高效地工作。在数控编程前，编程人员应了解所用数控机床的规格、性能、计算机数控系统(简称CNC系统)所具备的功能及编程指令格式等。图5-5三角函数图如果把程序中的G2改成G3,那程序将如何修改?这是从上到下的加工方法，如果从下到上的加工方法又将怎样修改?加工方法是从上到下好还是从下到上好?可在实践中分组找出答案并给予分析讨论。学习与思考

20、视频欣赏点击播放知识拓展刀架的布局数控车床的刀架是机床的重要组成部分，刀架是用于夹持切削刀具的，因此，其结构直接影响机床的切削性能和切削效率，在一定程度 上，刀架结构和性能体现了数控车床的设计与制造水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式不断创新，但总体来说大致可以分为两大类，即排刀式刀架和转塔式刀架。有的车削中心还采用带刀库的自动换刀装置。知识拓展排刀式刀架一般用于小型数控车床，各种刀具排列并夹持在可移动的滑板上，换刀时可实现自动定位。转塔式刀架也称刀塔或刀台，有立式和卧式两种结构形式。具有多刀位自动定位装置，通过转塔头的旋转、分度和定位来实现机床的自动换刀动作。知识拓展转塔式刀架转塔式刀

21、架应分度准确、定位可靠、重复定位精度高、转位速度快、夹紧剐性好，以保证数控车床的高精度和高效率。有的转塔式刀架不仅可以实现自动定位，还可以传递动力。目前，两坐标联动车床多采用12工位的转塔式刀架，也有采用6工位、8工位、10工位转塔式刀架的。转塔式刀架在机床上的布局有两种形式:一种是用于加工盘类零件的转塔式刀架，其回转轴垂直于主轴;另一种是用于加工轴类和盘类零件的转塔式刀架，其回转轴平行于主轴。知识拓展四坐标控剞的数控车床的床身上安装有两个独立的滑板和转塔式刀架，故称为双刀架四坐标数控车床。其中，每个刀架的切削进给量是分别控制的，因此，两刀架可以同时切削同一工件的不同部位，既扩大了加工范围，又

22、提高了加工效率。四坐标数控车床结构复杂，且需要配置专门的数控系统，实现对两个独立刀架的控制，适合加工曲轴、飞机零件等形状复杂、批量较大的零件。4任务四 圆周孔及排孔编程与加工任务描述如图5-6所示，在直径为50mm圆上均匀分布6个直径为10 mm孔，编写宏程序并加工。图5-6圆周孔任务分析如图5-6所示，在直径为50mm圆上均匀分布6个直径为10 mm孔，编写宏程序并加工。任务目标:掌握三角函数正弦余弦的数学表达方式;掌握宏程序使用技巧;掌握G16极坐标功能使用(华中系统没有C16功能)。编程思路:利用三角函数计算每- -个孔中心坐标再配合钻孔循环指令。通过查询得知正弦函数和余弦函数的表达式为

23、: SINA=ale, COSA=b/c。在华中系统中因为没有G16极坐标功能，所以只能用宏程序来实现圆周孔系加工。在圆周孔系加工中也是对应角度的变化来实现的，所以角度就应该设置为-一个变量。根据如图5-6所示在直径为50mm圆上均匀分布6个直径为10mm孔,在没有极坐标功能的机床上只能通过计算每- -个孔中心坐标来实现孔加工，算法如图5-7所示。任务教学图5-7圆周孔工X轴坐标计算根据三角函数: X=25*C0S600Y轴坐标计算根据三角函数: Y-25*SIN600通过计算可以算出该点坐标值。通过观察在x轴上的两个孔的坐标值可以不用计算，它们坐标分别为(25,0)和( -25,0),其他四

24、个孔只需计算出-一个，其他3个只需修改象限正负号就可以了，我们可以利用系统提供的宏程序计算功能来进行计算调用。程序编写格式如下。华中系统: X-25*C0S60#1=25*C0S60*P17180X-25*C0560#1=25*C0S60。法拉克系统: Y-25*SIN60#2- -25*SIN60*P17180JY-25*SIN60#2= 25*SIN60。参考程序见表5-8、表5-9、表5-10、表5-11.表5-12。这只是用到了宏程序计算功能，如果把角度的变化直接带到宏程序中，那程序将会压缩很多。表5-11法拉克数控系统编程在以上程序表达式WHILEHILT360D01中的LT改成IE

25、程序在执行中会有什么不同?华中系统中没有G16功能就可以利用表5-12中的方法来弥补。如果利用上述功能，那要铣削- -个正五边形该如何加工?分组讨论后编写程序在机床上进行效验加工。学习与思考知识拓展如图5-8所示，用宏程序进行编写。图5-8排空加工编程思路:根据观察图形所加工孔是在X轴上做一个等量递增，那我们就可以把这递增的量设置为一个变量，在这里有一个设置变量的技巧，递增到什么时候停，那就由所加工的孔数来决定了，所以孔数也是一个变量。参考程序见表5-13.表5-14。根据如图5-9所示半球的高度就是半径，Z轴所下的深度就是步距，步距越小，球面就越光滑,那Z轴所下的深度就是-一个变量，随着Z轴变化，那每层相对应的半径也就随之变化，那这变化的半径就是一个变量。视频欣赏点击播放知识拓展DNC的主要功能(1)数控加工程序的下载与上载(2) NC程序存储与管理(3)数据采集、处理和报告(4)根据生产作业计划自动分配NC程序及数据到相应的机床;(5)分配与传递刀具数据;(6)刀具、量具、夹具等工装准备信息，系统内工装的实时控制;(7)按照工艺计划及生产作业计划知识拓展数控编程中常用的基本数学公式(1)平面几何学(2)三角学：角的度量方法、三角函数、特殊三角函数值、三角函数间的关系5任务五 半圆球的编程与加工任务描述任务分析如图5- 9所示，试加工一个半径