用系統變量手工編制數控銑削宏程序

摘要： 本文介紹了數控銑削加工過程中直角、圓角、圓球及非圓曲線球的標準方程，通過系統變量#13001來簡化銑削宏程序B的編制，給出手工編程的一般步驟，并進行了實例編程。

關鍵詞： 數控銑削 方法與技巧 宏程序 方法與技巧

一、前言

在手工編制數控銑削程序時，很多人對宏程序望而卻步，產生了畏懼心理，因而在遇到編制圓角、直角、圓及非圓曲線球程序時，只得放棄，甚是可惜。筆者通過手工編程、輸入加工、實測驗證，歸納總結出用系統變量#13001編制數控銑削宏程序的技巧，它適用于編制一般的具有參數方程的非圓曲線、倒圓角、倒直角數控銑削程序的場合，從而基本解決了數控銑削中的宏程序手工編制問題。

二、方法與技巧

（一）非圓曲線、圓角、直角的標準方程。

通常非圓曲線是指橢圓、雙曲線、拋物線及一般曲線（圓或者直線），在數學上它們都有其標準方程，在數控銑削加工過程中通常采用參數方程式進行編程。

橢圓的參數方程：x=acosα，y=bsinα

雙曲線的參數方程：x=asecα，y=btanα

拋物線參數方程的一種形式：x=2pt²，y=2pt

圓的參數方程：x=rcosα，y=rsinα

直線的參數方程：x=x₀+tcosα，y=y²+tsinα

根據笛卡爾右手定則，在數控銑床上平面主要是X0Y平面上加工工件，所以上述公式主要以X、Y、α、t作為變量，其中a、b、r是常數。

（二）宏變量中的系統變量#13001的介紹。

在FANUC 0i系統中，系統提供的參數可以實現刀補功能。使用系統參數不僅可以傳遞固定值，還可以傳遞變量值。下面介紹參數表示的含義：

#13001相當于D01，#13002相當于D02，依次類推。

例如：#13001=6.0，表示將刀補值6.0輸入到刀補D01中；#13001=5.0×SIN［#1］，表示將變量值5.0×SIN［#1］輸入到刀補D01中。

（三）用系統變量#13001編寫宏程序的一般步驟。

用系統變量手工編制數控銑削宏程序的一般步驟如下：

1.找到加工圖紙中圓角、直角、球類的軌跡，確定曲線類型，找到或者求出曲線的參數方程。

2.確定系統變量#13001刀補所對應的參數計算值，求出#13001的值，一般采用變量式來表示該值，假設刀具直徑為Φ10，加工下圖所示直角。

#13001中的值=刀具直徑值-（倒角邊長-每次Z方向變化值所對應的X變化值），假設變量#1代表Z方向的變化值，由于該倒角是45度角，X方向的變化值等于#1×tan45°，因此得出#13001=5-（2-#1），通常由于#1值取為負，故#13001=10-（2-（-#1））。

3.設定宏變量，對于上述直角只需要設定Z方向變化宏變量#1，當然對于圓角而言，采用參數方程就需要設定角度變化宏變量，我們在下面舉例中詳細介紹變量的設定。

4.應用數控系統中的宏程序指令，開始時寫出宏程序判定條件表達式，進行直線插補，然后設定宏變量，通過計算對#13001進行補正并進行輪廓加工，最后寫出宏程序結束指令。

（四）編程實例。

下面以FANUC-0i Mate Mc數控系統為例，進一步來說明#13001手工編制數控銑削宏程序的方法和技巧。

例一：編制上圖所示倒角的加工程序。

%00001；

N10 G99 G90 G80 G40 G49 G69；//取消指令

N20 G54 G0 X100 Y100 Z100；//工件坐標系指定

N30 M03 S600；//主軸正轉

N40 G0 X60 Y-60；//快速走刀至（60，-60）處N50 Z5；//快速下刀至安全平面5mm處

N60 G1 Z-2 F200；//Z軸進給至零點下方2mm處

N70 #1=-2；//#1賦初始值（變量#1代表Z方向的變化值）

N80 WHILE［#1 LE 0］DO1；//條件判斷語句

N90 #13001=10-［2-（#1）］；//#13001賦值

N100 G41 G1 X60 Y-30 D01；//刀補建立

N110 X-30；//開始加工正方形

N120 Y30；

N130 X30；

N140 Y-60；

N150 G40 X60；

N160 #1=#1+0.1；//#1進行Z值變化，每次變化0.1mm

N170 END1；//條件判斷結束

N180 G0 X100 Y100；//X，Y方向退刀

N190 Z100；//Z方向退刀

N200 M30；//程序結束

上述兩個例子中加工的主要以直角為主，最后通過實例對復雜曲線，例如橢圓球進行加工舉例。

例二：編制下圖所示橢圓球的加工程序。

%00003；

N10 G99 G90 G80 G40 G49 G69；//取消指令

N20 G54 G0 X100 Y100 Z100；//工件坐標系指定

N30 M03 S600；//主軸正轉

N40 G0 X60 Y0；//快速走刀至（60，-60）處

N50 Z5；//快速下刀至安全平面5mm處

N60 G1 Z-20 F200；//Z軸進給至零點下方2mm處

N70 #1=0；//#1賦初始值（變量#1代表主視圖橢圓的角度變化值，該圖從0變化到90）

N80 #2=0；//#2賦初始值（變量#2代表俯視圖橢圓的角度變化值，該圖從0變化到360）

N90 WHILE［#1 LE 90］DO1；//判斷主視圖橢圓球是否走至中心條件判斷式

N100 #3=30*COS［#1］；//計算主視圖橢圓X方向的值

N110 #4=20*SIN［#1］；//計算主視圖橢圓Z方向的值

N120 G1 Z-［20-#4］；//Z方向走刀

N130 #13001=10-［30-#3］；//對刀具半徑進行補正

N140 G42 G1 X30 Y0 D01；//建立刀補

N150 #2=0；//對俯視圖橢圓的初始角度賦值

N160 WHILE［#2 LE 360］DO2；//判斷俯視圖橢圓是否加工結束判斷式

N170 #5=30*COS［#2］；//計算俯視圖橢圓X方向的值

N180 #6=20*SIN［#2］；//計算俯視圖橢圓Y方向的值

N190 G1 X［#5］Y［#6］；//加工俯視圖橢圓

N200 #2=#2+1；//俯視圖橢圓角度變化，每次變化1度

N210 END2；//俯視圖橢圓加工循環結束

N220 G40 G1 X60 Y0；//取消刀補

N230 #1=#1+1；//主視圖橢圓角度變化，每次變化1度

N240 END1；//主視圖橢圓加工循環結束

N250 G0 X100 Y100；//X，Y方向退刀

N260 Z100；//Z方向退刀

N270 M30；//程序結束

三、結語

以上的方法和技巧是針對數控銑床宏B編程中對直角、圓角及橢圓和球類的加工而言，實際中還會遇到雙曲線、拋物線等方程的情況，用以上方法先轉換參數方程，再采用#13001系統變量進行刀具半徑補償的方法和技巧，這樣數控銑床上宏程序編制問題基本上就能迎刃而解。

參考文獻：

［1］滕大春.美國教育史［M］.北京：人民教育出版社，1994.