宏程序編制橢圓加工程序的應用

王成成

摘 要：數控銑削加工廣泛應用于大、中、小型企業，大多數高職高專院校和中等職業院校也都開設有數控專業，但所應用機床幾乎都不具備橢圓插補指令，一旦在生產加工中、教學培訓中，亦或是各個級別的技能大賽中遇到橢圓或者其他方程曲線，都會借助計算機來實現，受限于計算機設備，而幾乎所有機床本身是具備參數計算功能的，如果能掌握宏程序的使用方法，在沒有計算機或是編輯簡單參數曲線程序時，將會大大提高編程效率。本文以FANUC Oi系統為基礎，以典型開放橢圓凸臺為例，探討宏程序在橢圓加工程序中應用方法。

關鍵詞：宏程序；橢圓；數控銑；加工

中圖分類號：TG659 文獻標志碼：A

1 什么是宏程序

宏指令類似計算機軟件開發中的高級語言，通過用戶宏指令可以實現變量的賦值、算數和邏輯運算及條件轉移等功能，使得編制相同的加工操作程序更方便。含有變量、算數、和邏輯運算以及條件轉移等功能的宏指令的集合稱為宏程序。

在FANUC Oi系統中一般會同時具有A類宏程序功能和B類宏程序功能兩種宏程序，A類宏程序的出現早于B類宏程序，但是在便捷和推廣中不如B類宏程序。本文以B類宏程序為基礎進行探討。

2 常用運算指令

變量之間進行賦值、算數等運算需要用運算指令進行運算。常用的運算指令見表1。

3 變量的類型

變量以“#”號開頭，后面跟整數形式的數字作為變量號，如：#1、#25等。變量可以分為4類：空變量、局部變量、公共變量和系統變量。#0為空變量，該變量總是空，沒有賦值給該變量；#1～#33為局部變量，局部變量只能在宏程序中存儲數據，如運算結果，當斷電時，局部變量的數值被清除，當宏程序被調用時，可對局部變量賦值；#100～#199和#500～#999為公共變量，公共變量在不同的宏程序中意義不同，#100～#199在斷電時數據是被清除的，#500～#999的數據在斷電時是被保存的，不會丟失；#1000以后為系統變量，系統變量用于讀和寫CNC運行時的各種數據，如刀具的當前位置和補償值。

4 橢圓的方程

a代表半長軸的長度，b代表半短軸的長度，θ為圓心角。

橢圓的標準方程為

橢圓的參數方程為

5 案例分析

在數控銑削加工中，常遇見橢圓加工多為整橢圓，形態主要以橢圓在坐標系中心和橢圓不在坐標系中心兩種，不在坐標系中心又有旋轉與不旋轉兩種，分別如圖1、圖2、圖3所示。

若編輯圖1程序，先在橢圓與X軸負半軸交點的下方建立刀具半徑補償，以橢圓與X軸負半軸交點為橢圓起始點，然后順時針方向走橢圓，終點與起始點重合，然后向Y軸正方向切向出刀。程序如下：

O0010；（程序名）

N0010G90G54G00Z100；（程序頭）

N0020M03S1500；（主軸正轉）

N0030#1=A；（與X軸平行的半軸長）

N0040#2=B；（與Y軸平行的半軸長）

N0050#3=180；（橢圓起點角度）

N0060#4=-180；（橢圓終點角度）

N0070#5=-0.2；（角度遞變量）

N0080G00X-[#1]Y-30；（建立刀具半徑起點）

N0090G41Y-10D5；（建立刀具半徑補償）

N0100G01Z0F100；（下刀）

N0110G01Y0；（到橢圓起點）

N0120WHILE[#3GE#4]DO1；（當#3大于#4執行循環1）

N0130#6=#1*COS[#3]；（計算橢圓上對應點X軸坐標）

N0140#7=#2*SIN[#3]；（計算橢圓上對應點Y軸坐標）

N0150G01X[#6]Y[#7]F100；（橢圓切削加工）

N0160#3=#3+#5；（#3角度每次遞增-0.1度）

N0170END1；（循環1結束）

N0180G00Y50；（切線出刀）

N0190G40；（取消刀具半徑補償）

如若出現圖2或是圖3圖紙，上面的程序就無法使用了，下面針對這3種圖紙，編輯一個標準程序，如若出現圓心偏移或是位置旋轉，只需要修改變量值就可以。程序如下：

O0020；（程序名）

N0010G90G54G00Z100；（程序頭）

N0020M03S1500；（主軸正轉）

N0030#1=A；（與X軸平行的半軸長）

N0040#2=B；（與Y軸平行的半軸長）

N0050#3=180；（橢圓起點角度）

N0060#4=-180；（橢圓終點角度）

N0070#5=-0.2；（角度遞變量）

N0080#6=m；（橢圓圓心X軸坐標，帶符號）

N0090#7=n；（橢圓圓心Y軸坐標，帶符號）

N0010#8=L；（橢圓旋轉角度）

N0110G52X[#6]Y[#7]；（以橢圓圓心為原點建立局部坐標系）

N0120G68X0Y0R[#8]；（以橢圓圓心為旋轉中心旋轉指定角度）

N0130G00X-[#1]Y-30；（刀具半徑補償起點）

N0140G41Y-10D5；（建立刀具半徑補償）

N0150G01Z0F100；（下刀）

N0160G01Y0；（到達橢圓起點）

N0170WHILE[#3GE#4]DO1；（當#3大于等于#4時執行循環1）

N0180#6=#1*COS[#3]；（計算橢圓上對應點X軸坐標）

N0190#7=#2*SIN[#3]；（計算橢圓上對應點Y軸坐標）

N0200G01X[#6]Y[#7]F100；（橢圓切削加工）

N0210#3=#3+#5；（#3角度每次遞增-0.1度）

N0220END1；（循環1結束）

N0230G00Y50；（切線出刀）

N0240G40；（取消刀具半徑補償）

N0250G69；（取消旋轉）

N0260G52X0Y0；（取消局部坐標系）

結語

經過仿真試驗，以上程序均適用于宏程序的編程與加工，仿真結果如圖4所示。

在這里需要說明的，程序“O0020”適用于所有形狀的橢圓，通用性高，而“O0010”雖然只適用于圓心在坐標系原點的橢圓，通用性不高，但是程序比上一個小巧簡潔，希望使用者在使用過程中合理選擇。另外，以上程序只針對開放橢圓凸臺，在編輯程序時要注意審閱圖紙。

參考文獻

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