第八章　非圆曲线加工

数控车床编程与操作（广数系统）（第二版）第八章非圆曲线加工第八章非圆曲线加工第一节宏程序第二节采用宏程序加工非圆曲线第三节采用特殊指令加工非圆曲线第八章非圆曲线加工第一节宏程序第一节宏程序（1）掌握宏程序的概念；（2）掌握变量的概念、种类及其引用；（3）掌握常用运算符的功能和表达式格式；（4）掌握常用控制指令及其应用；（5）了解宏程序的调用。知识目标能编写简单的宏运算。技能目标第一节宏程序（1）变量的概念、种类及其引用；（2）常用运算符的功能和表达式格式；（3）常用控制指令及其应用。教学重点教学难点（1）常用运算符的功能和表达式格式；（2）常用控制指令及其应用。新课探究一、宏程序的概念第一节宏程序以一组子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序。用户宏程序的最大特征有以下几个方面：1．可以在用户宏程序中使用变量。2．可以进行变量之间的运算。3．用户宏命令可以对变量进行赋值。二、变量第一节宏程序用一个可赋值的代号代替具体的数值，这个代号称为变量。1．变量的表示变量由变量符号“#”和变量号（阿拉伯数字）组成，如#1、#20等。变量也可由变量符号“#”和表达式组成，如#［#1+10］。2．变量的种类按变量号码不同，可将变量分为空变量、局部变量、公共变量、系统变量，其用途和性质都是不同的。第一节宏程序3．变量的引用格式：﹤地址﹥+“#Ⅰ”或﹤地址﹥+“－#Ⅰ”，表示把变量“#Ⅰ”的值或变量“#Ⅰ”的负值作为地址值。示例：当#100=100.0，#101=50.0，#103=80.0时，“G01X#100Z－#101F［#101+#103］；”与“G01X100.0Z-50.0F130；”表示的含义相同。（1）用变量置换地址后数值第一节宏程序（2）用变量置换变量号提示：（1）地址O、G和N不能引用变量，如O#100、G#101、N#120为非法引用。（2）如超过地址规定的最大代码值，则不能使用，如#130=120时，M#130超过了最大代码值。格式：“#”+“9”+置换变量号。示例：当#100=205，#205=500时，“X#9100”和“X500”指令功能相同；“X－#9100”和“X－500”指令功能相同。第一节宏程序三、运算符说明：（1）在SIN、COS、TAN、ATAN中所用的角度单位是度，分和秒要换算成带小数点的度，例如，90°30′表示90.5°，30°18′表示30.3°。第一节宏程序（2）在ATAN之后的两个变量用“/”分开，结果在0°和360°之间，例如，当#1=ATAN［1］/［－1］时，#1=135.0。（3）当ROUND功能包含在算术或逻辑操作、IF语句、WHILE语句中时，将保留小数点后一位，其余位进行四舍五入，例如，#1=ROUND［#2］，其中#2=1.2345，则#1=1.0。（4）上取整和下取整。例如，#1=1.2，#2=-1.2；则：#3=FUP［#1］，结果#3=2.0；#3=FIX［#1］，结果#3=1.0；#3=FUP［#2］，结果#3=－2.0；#3=FIX［#2］，结果#3=－1.0。第一节宏程序（5）宏程序数学计算的次序依次为函数运算（SIN、COS、ATAN等），乘和除运算（*、/、AND等），加和减运算（+、-、OR、XOR等）。（6）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=SIN［［［#2+#3］*4+#5］/#6］。提示：在加工程序中，方括号“［］”用于封闭表达式，圆括号“（）”用于注释。四、语句在程序中，如果有相同轨迹的指令，可通过语句改变程序的流向，让其反复循环执行，即可达到简化程序的目的。第一节宏程序1．无条件转移（GOTOn）例如：N10G00X50.0Z10.0；

N20G01X45.0F100；

N30G01Z0；

N40GOTO20；表示执行N40程序段时，程序无条件转移到N20程序段继续运行。2．条件语句（IF语句）（1）GOTO格式IF［条件表达式］GOTOn（n=顺序号）第一节宏程序该语句中的条件表达式必须包括运算符，这个运算符插在两个变量或一个变量和一个常量之间，并且要用方括号封闭，常用条件表达式运算符见表。（2）THEN格式IF［条件表达式］THEN<宏程序语句>；如果条件表达式成立，执行THEN后面的语句，只能执行一条语句。第一节宏程序3．循环语句（WHILE语句）WHILE［条件表达式］DOm（m=顺序号）；︙ENDm；当条件表达式成立时，从DOm

的程序段到ENDm

的程序段重复执行；如果条件表达式不成立，则从ENDm

的下一个程序段执行。第一节宏程序五、宏程序的调用1．单纯调用通常宏程序主体是由下列形式进行一次性调用的，又称单纯调用。G65P（程序号）<引数赋值>G65是宏调用代码，P之后为宏程序主体的程序号码。引数赋值由地址符和数值构成，由它给宏程序主体中所使用的变量赋予实际数值。第一节宏程序（1）引数赋值Ⅰ除G、L、N、O、P地址符外都可作为引数赋值的地址符，大部分地址符无顺序要求，但对I、J、K则必须按字母顺序排列，对没使用的地址可省略。引数赋值Ⅰ所指定的地址与用户宏程序主体内所使用变量号码的对应关系见表。第一节宏程序（2）引数赋值Ⅱ除引数外，I、J、K作为一组引数，最多可指定10组地址。引数赋值Ⅱ的地址与宏程序主体中使用变量号码的对应关系见表。第一节宏程序（3）引数赋值Ⅰ和Ⅱ的混用在G65指令程序段的引数中，可以同时用表中的两组引数赋值，但当对同一个变量Ⅰ和Ⅱ两组的引数都赋值时，只有后一引数赋值有效，如图所示。在图中对变量#7由I4.0和D5.0这两个引数赋值时，只有后边的D5.0才是有效的。第一节宏程序2．模态调用宏程序模态调用形式如下：G66P（程序号码）L（循环次数）<引数赋值>；在这一调用状态下，当程序段中有移动指令时，则先执行完这一移动指令后，再调用宏程序，所以又称为移动调用指令。取消用户宏程序用G67指令。学习评价1．什么是用户宏程序？用户宏程序的最大特征有哪些？2．按变量号码不同，可将变量分为哪几类？3．常用的控制指令有哪几种？4．常用条件表达式运算符有哪些？第一节宏程序知识总结与提升1．常用运算符的功能和表达式格式。2．常用控制指令及其应用。第八章非圆曲线加工第二节采用宏程序加工非圆曲线第二节采用宏程序加工非圆曲线（1）掌握椭圆类工件的编程与加工；（2）掌握其他非圆曲线工件编程的加工。知识目标技能目标（1）能够在数控车床上加工出椭圆类工件；（2）能够在数控车床上加工出抛物线类工件；（3）能够在数控车床上加工出正弦曲线类工件。第二节采用宏程序加工非圆曲线（1）椭圆类工件的编程与加工；（2）其他非圆曲线工件编程的加工。教学重点教学难点（1）椭圆类工件加工宏程序的编制；（2）其他非圆曲线工件加工宏程序的编制。第二节采用宏程序加工非圆曲线新课探究一、椭圆类工件的加工1．椭圆标准方程和参数方程2．椭圆加工示例（1）示例1如图所示，毛坯为ϕ30mm×72mm的棒料，材料为45钢。编程原点设在右端面与中心轴线的交点上，椭圆原点在编程坐标系（0，－20.0）处。第二节采用宏程序加工非圆曲线第二节采用宏程序加工非圆曲线如图所示，毛坯为ϕ30mm×52mm的棒料，材料为45钢。编程原点设在右端面与中心轴线的交点上，椭圆原点在编程坐标系（0，－15.0）处。（2）示例2第二节采用宏程序加工非圆曲线如图所示，毛坯为ϕ30mm×72mm的棒料，材料为45钢。编程原点设在右端面与中心轴线的交点上，椭圆原点在编程坐标系（17.15，－22.0）处，椭圆轮廓位于工件中间。（3）示例3第二节采用宏程序加工非圆曲线二、其他非圆曲线工件的加工加工图所示的工件，毛坯尺寸为ϕ50mm×65mm，材料为45钢，试采用B类宏程序编写椭圆与双曲线工件的加工程序。1．椭圆与双曲线工件的加工第二节采用宏程序加工非圆曲线第二节采用宏程序加工非圆曲线2．抛物线曲面工件的加工如图所示，毛坯为ϕ50mm×102mm的棒料，材料为45钢。该工件的加工难点在抛物线曲面的编程上。第二节采用宏程序加工非圆曲线第二节采用宏程序加工非圆曲线3．正弦曲线类工件的加工加工图所示的绕线筒工件。该工件由两个周期的正弦曲线组成，总角度为720°（－630°～90°）。第二节采用宏程序加工非圆曲线第二节采用宏程序加工非圆曲线三、实训练习如图所示为椭圆零件图，试编制该工件的加工程序并进行加工。毛坯采用ϕ45mm×75mm棒料，材料为45钢。1．工艺分析（1）加工工艺分析1）编程原点的确定。编程原点设置在工件右端面与轴线的交点处。2）制定加工路线。加工端面→粗车椭圆表面至ϕ26mm→用宏程序循环车削椭圆和外圆至ϕ15.88mm。第二节采用宏程序加工非圆曲线（2）工件的定位及装夹采用三爪自定心卡盘装夹，装夹示意图如图所示。2．相关工艺卡片的填写（1）数控加工工序卡见表。第二节采用宏程序加工非圆曲线（2）切削用量及刀具选择见表。3．编制加工程序4．工件加工将编制好的程序校验无误后，输入车床数控系统中，对刀并设置刀具偏置参数，加工出合格的工件。第二节采用宏程序加工非圆曲线知识总结与提升（1）椭圆类工件的编程与加工；（2）其他非圆曲线工件编程的加工。第八章非圆曲线加工第三节采用特殊指令加工非圆曲线第三节采用特殊指令加工非圆曲线（1）掌握椭圆插补指令（G6.2、G6.3）格式及应用；（2）掌握抛物线插补指令（G7.2、G7.3）格式及应用。知识目标技能目标（1）能够应用椭圆插补指令（G6.2、G6.3）编写椭圆类零件加工程序；（2）能够应用抛物线插补指令（G7.2、G7.3）编写抛物线类零件的加工程序。第三节采用特殊指令加工非圆曲线（1）椭圆插补指令（G6.2、G6.3）格式及应用；（2）抛物线插补指令（G7.2、G7.3）格式及应用。教学重点教学难点（1）椭圆插补指令（G6.2、G6.3）格式及应用；（2）抛物线插补指令（G7.2、G7.3）格式及应用。第三节采用特殊指令加工非圆曲线一、椭圆插补指令（G6.2、G6.3）探究新知椭圆插补指令使刀具相对于工件以指定的速度从当前点（起始点）向终点进行椭圆插补。G6.2为顺时针椭圆插补指令，G6.3为逆时针椭圆插补指令，如图所示。第三节采用特殊指令加工非圆曲线1．指令格式G6.2/G6.3X（U）

Z（W）

A

B

Q

；式中X

、Z

——椭圆终点的绝对坐标值；U

、W

——椭圆终点相对于椭圆起点的增量坐标值；A

——椭圆长半轴长（无符号）；B

——椭圆短半轴长（无符号）；Q

——椭圆的长轴与坐标系Z轴的夹角（单位为0.001°，无符号）。Q值是指在右手直角笛卡儿坐标系中，从Y

轴的正方向俯视XZ

平面，Z

轴正方向顺时针旋转到与椭圆长轴重合时所经过的角度，如图所示。第三节采用特殊指令加工非圆曲线2．顺时针椭圆与逆时针椭圆的判别判别方法如下：从与椭圆所在平面（数控车床为XZ

平面）垂直的另一个轴（数控车床为Y

轴）的正方向看该椭圆，顺时针方向为G6.2，逆时针方向为G6.3。在判别椭圆的顺逆方向时，一定要注意刀架的位置和Y

轴的方向。3．注意事项（1）A、B是非模态参数，如果不输入则默认为0，当A=0或B=0时，系统产生报警；当A=B时按圆弧（G02、G03）加工。（2）Q值是非模态参数，每次使用都必须指定，省略时默认为0°，长轴与Z

轴平行或重合。第三节采用特殊指令加工非圆曲线（3）Q的单位为0.001°，若与Z轴的夹角为180°，程序中需输入Q180000；如果输入Q180或Q180.0，均认为是0.18°。（4）若编程的起点与终点间的距离大于长轴长，系统会产生报警。（5）地址X（U）、Z（W）可省略一个或全部；当省略一个时，表示省略的该轴的起点和终点一致；全部省略表示终点和起点是同一位置，将不做处理。（6）G6.2、G6.3指令只加工小于180°（包含180°）的椭圆。（7）G6.2、G6.3指令可用于复合循环指令G70～G73中，注意事项同G02、G03指令。（8）G6.2、G6.3指令可用于C刀补中，注意事项同G02、G03指令。第三节采用特殊指令加工非圆曲线4．示例（1）如图所示，加工椭圆的参考程序如下：G6.2X63.82Z－50.0A48B25Q0；或G6.2U20.68W－50.0A48B25；（2）如图所示，加工椭圆的参考程序如下：G6.2X63.82Z－50.0A48B25Q60000；或G6.2U20.68W－50.0A48B25Q60000；第三节采用特殊指令加工非圆曲线二、抛物线插补指令（G7.2、G7.3）抛物线插补指令使刀具相对于工件以指定的速度从当前点（起始点）向终点进行抛物线插补。1．指令格式G7.2/G7.3X（U）

Z（W）

P

Q

；式中X

、Z

——抛物线终点的绝对坐标值；U

、W

——抛物线终点相对于抛物线起点的增量坐标值；P

——抛物线标准方程y2=2px

中的p

值