宏程序在凹、凸半球面铣削加工中的应用

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1、精密制造与自动化2014年第1期宏程序在凹、凸半球面铣削加工中的应用柳青(岳阳职业技术学院湖南岳阳414000)摘要非圆曲线编程是手工编程中的难点，而球面是数控铣床加工中最为常见的非圆曲线。以内、外半球加工为例，详细介绍了FANUC系统数控铣床加工球面的宏程序编写及程序注解，并指出了在编制程序时的注意事项。使用宏程序加工零件可以大大简化数控程序，达到精确和高效的目的。关键词球面宏程序变量参数方程宏程序是程序编制的高级形式，它应用了大量2球面的程序设计与加工方法的编程技巧，例如数学模型的建立、加工刀具及切在对球圆面曲面规则公式进行程序编制时，一削用量的选择等，这

2、些使得利用宏程序加工的零件般从曲面的规则公式或参数方程中，选择其中一个[1-2]精度很高。特别是对于中等难度的零件，使用宏变量做自变量，另一个变量作为自变量的函数，并程序进行编程加工要比自动编程加工快得多，同时将公式或方程转化为自变量的函数表达式，再用如果编写大批量相类似零件的时候只需要改动几个数控系统中的变量(#i或Ri)来表示这个函数表达数据就可以了，没必要进行大量重复的编程，所以式，最后根据这个曲面的起始点和移动步距，采用能应用手工编程的地方尽量不要使用自动编程。球不同深度、不同半径的圆来拟合球面，如图1和图面是在宏程序的编制中经常出现的一种图形，要2所

3、示进行程序设计。求编制者能掌握球面的相关方程，并能够熟练地应用方程式，实现对各种形式的球面进行编程和加工。1宏程序宏程序就是使用了宏变量的程序、由用户编写的专业程序，类似于子程序，可以使用规定的指令代号以便调用。宏程序的代号称为宏指令。用户宏程序是提高数控机床性能的一种特图1凸球面的拟合殊功能，其最大特点就是将有规律形状或尺寸的加工零件用最短的程序段表达出来，具有很好的易读性和易修改性，编写出来的程序非常简洁、逻辑严密、通用性强，而且机床在执行此类程序时，相比执行CAD/CAM软件生成的程序更加快捷，反应更加迅速。在一般的程序编制中，程序中的地址字符为常量的，

4、一个程序只能描述一个几何形状，所以图2凹球面的拟合缺乏灵活性和适用性。宏程序中地址字符为变量的(也称宏变量)，可以根据需要通过赋值语句加3凹球面的加工实例以改变，使程序具有通用性。配合循环语句、分支1)零件图纸及要求：语句和子程序调用语句，可以编制各种复杂零件用直径为10mm的球铣刀在FANUC-0i系统机[3]的加工程序。床上铣削加工SR20的凹球面，如图3所示。37精密制造与自动化2014年第1期X用立铣刀进行螺旋式下刀开粗；另一种方式是将程球半径序中球半径改小，先掏出个小凹球后再进行加工。aZR20L4凸球面的加工实例1)零件图纸及要求：用直径为10mm

5、的立铣刀在FANUC-0i系统机床上铣削加工SR20的凸球面，如图4所示。图3加工SR20凹球面2)建立数学模型X参数方程如下：Za=0(0°～90°，设定初始值为0)R20aLX=L*cosα，Z=L*sinαL=R20(球半径，mm)－R5(刀具半径，mm)3)分析加工路线首先，建立工件坐标系，确定球零件上表面的中心为X、Y、Z轴的零点，机床坐标系设置在G54图4加工SR20凸球面寄存器中。在工件内垂直下刀，不采用半径补偿。4)NC编程2)建立数学模型采用参数方程编写如下NC程序段。设定球的半径为R，刀具半径为r，参数方程：O1111；程序名a=0(0°～

6、90°，设定初始值为0)G17G21G80G90G54G40G49G69；运行初始状态设置X=R*sinα+r，Z=R*cosα-RMO3S800；设定主轴转速3)分析加工路线G00X0YOZ2；快速运动到工件外下刀点建立工件坐标系，确定球零件上表面的中心为#1=20凹球半径X、Y、Z轴的零点，机床坐标系设置在G54寄存器#2=5刀具半径中。在工件外垂直下刀，不采用半径补偿，定球的#3=0加工起始角度最高顶点为Z0。#4（L）=#1－#2刀具中心距4)NC编程WHILE[#3LE90]DO1角度小于等于90°继续循环采用参数方程编写如下NC程序段。#5=#4*

7、sina[#3]刀具下刀点Z值的计算O1111；程序名#6=#4*cos[#3]刀具下刀点X值的计算G17G21G80G90G54G40G49G69；运行初始状态设置G01X#6Z－#5F150直线运动到下刀点MO3S800；设定主轴转速G03I-#6圆弧运动G00X0YOZ2；快速运动到工件外下刀点#3=#3+1角度增量，每次增加1度#1=20凹球半径END1循环结束#2=5刀具半径G00Z50抬刀#3=0加工起始角度M30程序结束并返回程序起点WHILE[#3LE90]DO1角度小于等于90°继续循环#4=#1*sina#3+#2刀具下刀点X值的计算5)加

8、工分析#5=#1cos#3-#1刀具下