利用宏指令编程及加工教程

提出问题如何采用手工编程完成下图所示的椭圆手柄的数控车削加工？分析问题前面学过的各种数控编程指令，其功能都是固定的，使用者只需按规定编程即可。但有时这些指令满足不了用户的要求，如加工椭圆、双曲线等，这时就需要使用用户宏程序功能，用户可以自己扩展数控系统的功能。解决问题用宏程序指令编程来加工如图所示工件。请进入知识、技能目标知识目标了解宏程序应用范围。掌握宏指令编程技巧。技能目标通过对带椭圆、抛物线等二次曲线的零件实训加工，掌握用数控车床加工该类零件的主要步骤和合理的工艺路径，扩展数控车床的应用范围。能对工件加工质量进行正确分析处理。变量一、变量及变量的引用1、变量的表示#i#[表达式]2、变量的引用地址#1地址-#1相关知识简介—（变量号i=0,1,2,3,4……）例：#8、#110、#1100—表达式必须用括号括起来例：#[#1＋#2－12]例：F#10——当#10=20时，F20被指令。G#130——当#130=2时，G2被指令。X-#20——当#20=100.时，X-100.被指令一个普通的零件加工程序指定G码并直接用数字值表示移动的距离，例：G100X100.0。而利用用户宏，既可以直接使用数字值也可以使用变量号。二、变量的类型和功能三、关于变量的说明1、当用表达式指定变量时，要将表达式放在方括号中。例如，#[#1＋#2]2、当在程序中定义变量时，小数点可以省略。例如，当定义#1=123；变量#1的实际值是123.000.3、被引入变量的值根据地址的最小设定单位自动舍入。例如，当“G00X#1;”以1／1000㎜的单位执行时，CNC把12.3456赋值给变量#1，实际指令值为“G00X12.346;”4、改变引用的变量值的符号，要把负号放在“#”的前面。例如，G00X-#1宏指令一、运算指令二、控制指令一、变量的运算指令算术和逻辑运算运算的优先顺序：①函数；②乘除、逻辑与；③加减、逻辑或、逻辑异或。例如，#1=#2-#3*COS[#4]可以用[]来改变顺序。最多可到5重。二、控制指令1、无条件转移（GOTO语句）格式：GOTOn；式中：n——顺序号（1～9999），可用变量表示。举例：GOTO1；GOTO#10；2、条件转移（IF语句）格式：IF[条件式]GOTOn；IF后面是条件式。如果条件成立，程序转移到段号为n的程序段，否则，按程序顺序执行下一个程序段。程序段号n可以由变量或表达式替代；条件式：#jEQ#k#j是否＝#k#jGT#k#j是否＞#k#jGE#k#j是否≥#k#jNE#k#j是否≠#k#jLT#k#j是否＜#k#jLE#k#j是否≤#k举例：求1-10之间的所有自然数的和，并使刀具按运算结果走出相应的轨迹O0001；宏程序号N10T0101;N20#1=0；结果的初值N30#2=1；加数的初值N40IF[#2GT10]GOTO90；若加数大于10，则程序转移到90N50#1=#1+#2；计算结果N60#2=#2+1；下一个加数N70G01X#1Z#2F0.1;刀具运动，到达运算所得的坐标点N80GOTO40；程序转移到N40N90M30；程序结束3、循环（WHILE语句）格式：WHILE[条件式]DOm；……ENDm；当条件成立时，执行WHILE之后的DO到ENDm间的程序。当条件不成立时，执行ENDm语句的下一个程序段。2、如果WHILE[条件表达式]部分被省略，则程序段DOm至ENDm之间的语句将一直重复执行。注意：条件表达式满足时，程序段DOm至ENDm即重复执行；例如，WHILE[…]DO1;…..;END1;…..;WHILE[…]DO1;…..;END1DO语句范围不允许交叉，即如下语句是错误的：DO1DO2END1END2式中：m——循环执行范围的识别号，只能是1、2和3，否则系统报警DO-ENDm之间的循环识别号（1-3）可使用任意次，但不能执行交叉循环。控制指令循环嵌套：（最多为3重）DO—END循环能够按需要使用多次，即循环嵌套。DO—END循环嵌套：WHILE[条件式1]DO1；……WHILE[条件式2]DO2；……WHILE[条件式3]DO3；……END3；……END2……END1；控制指令举例：求1到10之和。O7200；#1=0；#2=1；WHILE[#2LE10]DO1；#1=#1+#2；#2=#2+1；END1；M30；宏程序调用用户宏程序与子程序的相同之处用户宏程序是提高数控车床性能的一种特殊功能，使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。子程序是将零件中常会出现几何形状完全相同的加工轨迹，编制成有固定顺序和重复模式的程序段，通常在几个程序中都会使用它。用户宏程序的调用和子程序完全一样。不同之处用户宏程序的最大特点是：可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。虽然子程序对编制相同加工操作的程序非常有用；用户宏程序由于允许使用变量算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同加工操作的程序更方便、更容易，可将相同加工操作编为通用程序。宏程序的调用和编写格式宏程序简单的调用格式指令格式：G65P（宏程序号）L（重复次数）（变量分配）式中：G65：宏程序调用指令；P（宏程序号）：被调用的宏程序代号；L（重复次数）：宏程序重复运行的次数，重复次数为1时，可省略不写；（变量分配）：宏程序中使用的变量赋值。宏程序与子程序相同的一点是，一个宏程序可被另一个宏程序调用，最多可调用4重。宏程序的编写格式宏程序的编写格式与子程序相同。O～（0001～8999为宏程序号）N10指令……N～M99说明：程序内容，除通常的编程指令外，还可使用变量、算术运算指令及其他控制指令。宏程序调用自变量赋值:用以对宏程序中的局部变量赋值。自变量赋值是由地址及数值构成。•自变量赋值Ⅰ•自变量赋值Ⅱ——使用除去G、L、N、O、P以外的其他字母作为地址。——可使用A、B、C每个字母一次，I、J、K每个字母十次作为地址。自变量赋值Ⅰ的地址与变量号码之间的对应关系自变量赋值Ⅱ的地址与变量号码之间的对应关系FANUC宏程序的调用1.非模态调用G65：格式：G65PpLl自变量指定其中p：要调用的程序号L：调用次数（默认为1）自变量：数据传递到宏程序例：G65P8000L2A10.B2.；调用2次程序号8000，经自变量A传递到宏程序#1=10；自变量B传递到宏程序#2=2。自变量指定Ⅰ•根据使用的字母，CNC系统自动地决定自变量指定的类型。•地址不需要按字母顺序指定。但应符合字地址的格式。•但是，I，J和K需要按字母顺序指定。自变量指定Ⅱ•根据使用的字母，系统自动决定自变量指定的类型。•自变量指定Ⅱ用于传递诸如三维坐标值的变量。•I，J，K的下标用于确定自变量指定的顺序，在实际编程中不写。如果自变量指定Ⅰ和自变量指定Ⅱ混合指定的话，后指定的自变量类型有效。FANUC宏程序的调用2.模态调用（G66）：G66PpLl自变量指定；程序点G67;（取消模态）例：G66P8000L2A10.B2.；G00G90Z-10.X-5.G67一旦发出G66则指定模态调用，即指定沿移动轴移动的程序段后调用宏程序。移动到Z-10，调用2次程序号8000，移动到X-5，再调用2次程序号8000。椭圆编程与加工实例解决过程【案例】加工如图12-3所示的零件。工艺条件：工件材质为45#钢或铝；毛坯为直径30mm，长100mm的棒料。解决过程零件图工艺分析数值计算工件参考程序与加工操作过程安全操作和注意事项零件图工艺分析（1）技术要求分析。如图12-3所示，零件由圆柱面、椭圆面构成。零件材料为45#钢棒或铝棒。（2）确定装夹方案、定位基准、加工起点、换刀点。毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。工件零点设在工件右端，加工起点和换刀点可以设为同一点，在工件的右前方距工件右端面100mm，X向距轴心线50mm的位置。（3）制定加工工艺路线，确定刀具及切削用量。加工刀具的确定如表12-2所示，加工方案的制定如表12-3所示表12-2案例12.1刀具卡实训课题刀具补偿编程及加工零件名称综合件零件图号12-3序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面备注1T010135°右偏粗、精车外圆刀0.4mm1外圆、椭圆面2T0202切断刀刀宽3.2mm1椭圆面、沟槽表12-3案例12.1工序和操作清单材料45#或Al零件图号12-3系统FANUC工序号093切削用量操作序号工步内容（走刀路线）G功能T刀具转速Sr/min进给速度Fmm/min切削深度mm主程序1夹住棒料一头，留出长度大约75mm（手动操作），车端面，对刀，找G50，调用主程序1加工（1）粗车工件外圆柱面等G90T01017001301.5（2）粗车椭圆右端宏程序T01017001301.0（3）粗车外沟槽G01T010112001300.3（4）粗车椭圆左端宏程序T01011200600.3（5）精车工件外轮廓宏程序T0303600（6）车外沟槽G01T040450020（7）切断G70G01T0404500200.2（8）检测、校核数值计算（1）设定程序原点，以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系。（2）计算各节点位置坐标值。C点（X14，Z37.321），其余略。工件参考程序与加工操作过程（1）工件的参考程序如表12-4所示。（2）输入程序。（3）数控编程模拟软件对加工刀具轨迹仿真，或数控系统图形仿真加工，进行程序校核及修整。（4）安装刀具，对刀操作，建立工件坐标系。（5）启动程序，自动加工。（6）停车后，按图纸要求检测工件，对工件进行误差与质量分析。安全操作和注意事项（1）对刀时，切槽刀左刀尖作为编程的刀位点。（2）设定宏程序加工起点时要注意变量的选取方向。（3）为保证椭圆左右两部分无接合痕迹，精加工时利用外圆刀对整个外形轮廓采取连续车削。续表表12-4程序卡（供参考）编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称椭圆手柄零件图号12-3材料45#或Al数控车床程序卡车床型号CAK6150DJ夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O6001编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N010G50X100Z50建立工件坐标系、换刀点N020S800M3主轴正转N030T0101选择1号外圆刀N040G0X30Z2N050G95G90X28.5Z70F0.18利用外圆切削循环精加工外圆N060#1=28定义变量#1为X，X是直径值N070#2=0定义变量#2为Z方向N080WHILE[#1GE0]DO1宏程序粗加工椭圆右端N090G0X[#1]N100G95G1Z[[#220]F0.18N110G0U1N120G0Z2N130#1=#12N140#2=20/28*SQRT[28*28#1*#1]N150END1椭圆右端粗加工结束N160G0X100Z50M5返回换刀点N170T0202(切断刀刀宽3.2，左刀尖)换切断刀N180M3S400N190G0X32Z45定位到沟槽左侧N200G94X14Z45F0.10利用端面切削循环加工沟槽续表续表1编程原点工件右端面与轴线交点编写日期零件名称椭圆手柄零件图号12-3材料45#或Al数控车床程序卡车床型号CAK6150DJ夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号O6001编程系统FANUC0-TD序号程序简要说明N210X14Z42N220X14Z40.521N230G0X32Z40.521定位在椭圆左端外面N240#1=14定义变量XN250#2=17.321定义变量ZN260WHILE[#2LE0]DO1宏程序粗加工椭圆左端N270G0Z[[#2]20]N280G1X[#1]N290G0W1N300G0X32N310#2=#2+3N320#1=28/20*SQRT[20*20#2*#2]N330END1N340G0X100Z50