数控铣项目四和数控机床编程及加工

数控铣床编程与加工技术项目4非圆公式曲面加工数控铣床编程与加工技术项目4非圆公式曲面加工

任务描述：支撑座零件如图6-1所示，上下表面、外轮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，试编写其加工程序。零件材料为HT150。

图4-1椭圆底板加工

4.1任务一椭圆底板的铣削加工

数控铣床编程与加工技术4.2知识链接4.2.1非圆公式曲面的加工方法

1.非圆公式曲面的加工特点

规则曲面有球面、锥面、柱面、椭球面等。数控机床加工这些零件时，可用球头刀或立铣刀采用“行（层）切法”加工，即刀具沿XY平面运动一周，在零件轮廓上加工出一平面曲线，然后在Z方向移动一个行距△Z，再加工出一个新的平面曲线，直至整个曲面形状加工结束。这种三坐标运动，两坐标联动的加工方法称为两轴半加工。图6-2为圆锥体采用两轴半加工的刀具轨迹。

图4-2两轴半零件加工轨迹数控铣床编程与加工技术

2.规则曲面的编程方法规则曲面的编程方法通常有自动编程法、宏程序法等。①自动编程法②宏程序法宏程序的编程加工，一般是采用厂方所提供的宏程序(或用户自行开发的宏程序)通过对变量进行赋值及处理后完成程序的加上任务。

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4.2.2B类宏程序编程1.宏程序的定义在一般的程序编制中程序字为一常量，一个程序只能描述一个几何形状，缺乏灵活性与通用性，针对这种情况，数控机床提供了另一种编程方式，即宏编程。在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理使程序具有特殊功能，这种有变量的程序叫宏程序。通过使用宏程序，能执行一些有规律变化(如非圆二次曲线轮廓)的动作。宏程序分A类和B类两种，FANUC0i系统采用B类宏程序进行编程。

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2.宏程序中的变量

(1)变量的表示一个变量由符号“#”和变量序号组成，如：#i(i=1，2，3，…)，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入方括号“[]”中。

【例】#100，#500，#5，#[#1+#2+10]；

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(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，引用变量也可以采用表达式。

【例】G01X#100Y-#101F[#101+#103]；当、、时，上例即表示为G0lXl00.0Y-50.0F130；

(3)宏变量的类型根据变量号，宏变量可分成四种类型，如表6-1所示。数控铣床编程与加工技术

变量号变量类型功能#0空变量该变量通常为空（null）,该变量不能赋值#1~#33局部变量局部变量只能在宏程序内部使用，用于保存数据，如运算结果等。当电源关闭时，局部变量被清空，而当宏程序被调用时，（调用）参数被赋值给局部变量。#100~#149(#199)#500~#531(#999)全局变量全局变量可在不同宏程序之间共享，当电源关闭时，#100~#149被清空，而#500~#531的值仍保留。在某一运算中，#150~#199，#532~#999的变量可被使用，但存储器磁带长度不得小于8.5m。#1000~#9999系统变量系统变量可读、可写，用于保存NC的各种数据项，如：当前位置、刀具补偿值等。表4-1变量的类型

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(4)宏变量的引用在程序中引用(使用)宏变量时，其格式为：在指令字地址后面跟宏变量号。当用表达式表示变量时，表达式应包含在一对方括号内。如：G01X[#1+#2]F#3;(5)算术和逻辑运算（见表6-2）数控铣床编程与加工技术

函数格式备注赋值#i=#j求和求差乘积求商#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]角度用十进制度表示。平方根t绝对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异或XOR与AND#I=#JOR#K#I=#JXOR#K#I=#J逻辑运算用二进制数按位操作十——二进制转换二——十进制转换#I=BIN[#J]#I=BCD[#J]用于转换发送到PMC的信号或从PMC接收的信号表4-2算术和逻辑运算

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(6)宏程序指令①无条件转移格式：GOTOn;n——（转移到的程序段）顺序号

例：GOTO200;

当执行到该语句时，将无条件转移到N200程序段执行。

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②条件分支IF语句在IF后指定一条件，当条件满足时，转移到顺序号为n的程序段，不满足则执行下一程序段。格式：

IF[表达式]GOTOn;

处理；

Nn…;数控铣床编程与加工技术

条件表达式:条件表达式由两变量或一变量一常数中间夹比较运算符组成，条件表达式必需包含在一对方括号内。条件表达式可直接用变量代替。比较运算符:比较运算符由两个字母组成，用于比较两个值，来判断它们是相等，或一个值比另一个小或大。注意不能用不等号（见表6-3）。

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表4-3比较运算符

运算符含义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(≤)数控铣床编程与加工技术

（3）循环语句在WHILE后指定一条件表达式，当条件满足时，执行DO到END之间的程序，(然后返回到WHILE重新判断条件,)不满足则执行END后的下一程序段。格式：

WHILE[条件表达式]DOm;(m=1,2,3)

处理；

ENDm;

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3.用户宏程序举例

例题1：椭圆O0001N2#100=1 角度步长N4#101=0 初始角度N6#102=361 终止角度N8#103=45 长半轴N10#104=25 短半轴N12#105=-10.0 深度N13G90G00X[#103+20]Y0Z100.0 刀具运行到(65,0,100)的位置N14S1000M03N15G01Z[#105]F1000.0 刀具下到-10mmN16#114=#101 赋初始值N18#112=#103*COS[#114] 计算X坐标值N20#113=#104*SIN[#114] 计算Y坐标值 走到第一点，并运行一个步长N24#114=#114+#100 变量#114增加一个角度步长N26IF[#114LT#102]GOTO18 条件判断#114是否小于361，满足则返回18N28G01G40X[#103+20]Y0 取消刀具补偿，回到(65,0)N30G90G00Z100.0M05 快速抬刀N32M30 程序结束tbxya数控铣床编程与加工技术

4.3任务决策和执行

1.工艺过程①粗加工椭圆②精加工椭圆2.刀具与工艺参数（略）3.装夹方案连杆零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。4.程序编制在毛坯中心建立工件坐标系，Z轴原点设在顶面上。根据椭圆参数方程：X=a*cosφ；Y=b*sinφ

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精加工参考程序：O0001G54G40G49G80G90G0X60Y0Z30M3S500#1=0离心角设为自变量，初始值赋为0#2=360终止角度#3=1角度增量#4=24椭圆长半轴#5=18椭圆短半轴G01Z-10F80WHILE[#1LE#2]DO1如果#1≤360（即未走完椭圆一圈），循环1继续#6=#4*COS#1椭圆上任意一点的X坐标#7=#5*SIN#1椭圆上任意一点的Y坐标数控铣床编程与加工技术

G42D01G01X#6Y#7F100以直线逼近椭圆#1=#1+#3离心角每次以#3递增END1G40G01X60Y0Z30M05M30数控铣床编程与加工技术

数控铣床编程与加工技术加工基座R4圆角，如图，要求设计加工工艺方案，编制加工工艺过程卡刀具调整卡、数控加工程序卡，并进行仿真加工。任务二基座圆角加工

数控铣床编程与加工技术知识链接一、曲面的铣削方法1.边界敞开的曲面如图所示的发动机大叶片采用图a的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。采用图b的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。采用两种加工路线

数控铣床编程与加工技术23开始切削型腔的方法坡走铣螺旋插补铣2.曲面型腔预钻削起始孔。不推荐这种方法：这需要增加一种刀具，从切削的观点看，刀具通过预钻削孔时因切削力而产生不利的振动。当使用预钻削孔时，常常会导致刀具损坏；最佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的线性坡走切削，以达到全部轴向深度的切削；可以以螺旋形式进行圆插补铣。这是一种非常好的方法，因为它可产生光滑的切削作用，而只要求很小的开始空间主要有以下三种方法：

数控铣床编程与加工技术二、曲面的加工时的刀具选择

对于一些立体型面和变斜角轮廓外形加工，常用的刀具有球头铣刀、鼓形刀、锥形刀等。其中球头铣刀应用较多，适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工。

数控铣床编程与加工技术1.刀具：Ф10球头刀2.走刀路线：由大端到小端，按轮廓形状，技术环切法走刀。任务实施3.编程：宏程序编程，按刀心轨迹编程。

圆角程序O0802#1=40

(X向外形)#2=50（Y向外形）#3=4（周边圆角半径）#4=5（铣刀半径）#5=0角度初始值#15=3自变量#5递增#6=10矩形圆角#20=10切入切出圆弧半径M03S1000G90G54G00X0Y0Z50#8=#2/2+#4初始刀位点Y#9=#6+#4首轮圆角半径G00X[#20+2]Y[-#8-#20]前侧中央WHILE[#5LE90]DO1条件语句#11=#1/2-#3+[#3+#4]*COS[#5]

X坐标数控铣床编程与加工技术#22=#2/2-#3+[#3+#4]*COS[#5]

Y坐标#33=[#3+#4]*[SIN[#5]-1]

Z坐标G00Z#33下刀G01X#20Y[-#22-#20]F200切削起点G91G03X-#20Y#20R#20圆弧切入G90G01X-#11,R#16F400轮廓走刀Y#22,R#16X#11Y-#22X-2G91G03X-#20Y-#20R#20F200圆弧切出G90G00X[#20+2]回切削起点#5=#5+#15角度递增END1循环1结束G00Z50台刀M05M30

4.7巩固练习4.8意见反馈、归纳总结

加工如图所示零件，按单件生产安排其数控加工工艺，编写出加工程序。毛坯为50×60×33的长方体，材料为45#钢。

数控铣床编程与加工技术数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F