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数控车床宏程序案例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，旋转后的点，则公式： #4=#1*COSb- #2*SINb #5=#1*SINb+ #2*COSb 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 1数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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 y=sin 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 2数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 #1=48 N10 #2=sin #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- 坐标平移后的坐标。 #8=45+2*#5+#6 G1X#8Z#7F0.1 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。 3数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 图片1 4数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 图片2 G64G40G90G54G0X0Y0Z100 G0Z5 #1=-2.75 (分四层切削，共11mm深) #2=25 N10 G1Z#1F30 G1G41X#2D01F200 G3 I-#2R#2 G1G40X0 #1=#1-2.75 #2=#2-5 IF #1 GE -11 GOTO 10 G0Z100 M5 5数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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：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;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。 6数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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):(acos ,bsin )，则：。若椭圆绕圆心旋转 (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：acoscos-bsinsin; X ：acos sin +bsin cos。 注意：椭圆顺时针旋转时，公式中的 角取负值;逆时针旋转时， 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HNC21T系统格式。 %1234 (程序名) M3S600T0101 7数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 G42G00X Z (快速点定位) #12=起始角()(椭圆轮廓起始 点的参数角) WHILE#12LE终点角 (若为凹椭圆 轮廓，则应为WHILE#12GE负终点角) #13=a*COS#12*PI/180*COS- b*SIN#12*PI/180*SIN (椭圆上任一点 Z坐标值) #14=a*COS#12*PI/180*SIN+b* SIN#12*PI/180*COS (椭圆上任一点 X坐标值) G01 X2*#14+UZ#13+WF60 (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： 8数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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#12LE97 #13=25*COS#12*PI/180*COS20 -15*SIN#12*PI/180*SIN20 #14=25*COS#12*PI/180*SIN20 +15*SIN#12*PI/180*COS20 G01 X2*#14Z#13-20F60 #12=#12+0.5 ENDW G02X35.022Z-35R5 G1X48C1 Z-44 X44Z-46 9数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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 10数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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 11数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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*COS求出起点和终点的角度值： 起点：37.649=40COS COS=0.941225 =-19.741 终点：5.6125=40*COS COS=0.1403125 =81.93 参考加工程序为： G40G64 T1D1 M3S1200 G0X100Z2 R1=10 N1 G1X=R1+60 Z0 Z-12.3 12R2=-19.741 数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 N2 R3=40*COSR2 R4=30*SINR2 R5=R3*COS30-R4*SIN30 R6=R3*SIN30-R4*COS30 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 13数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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*SQRT1-#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#4F0.2 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 M03S1500 G0X0 G1Z0F0.1 #2=0 初始值与粗加工不同 N20 #1=30*SQRT1-#2*#2/20*20 14数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 #3=2*#2 #4=#1 G01X#3Z#4F0.1 #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*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 15数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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 16#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。 数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 #5=#1-30-10 G1X#4Z#5F0.1 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： 17数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 图片1 18数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 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 19数控车床宏程序案例教学 烟台机电工业学校 20