宏程序编制椭圆加工程序的应用
2018-11-27王成成
王成成
摘 要：数控铣削加工广泛应用于大、中、小型企业，大多数高职高专院校和中等职业院校也都开设有数控专业，但所应用机床几乎都不具备椭圆插补指令，一旦在生产加工中、教学培训中，亦或是各个级別的技能大赛中遇到椭圆或者其他方程曲线，都会借助计算机来实现，受限于计算机设备，而几乎所有机床本身是具备参数计算功能的，如果能掌握宏程序的使用方法，在没有计算机或是编辑简单参数曲线程序时，将会大大提高编程效率。本文以FANUC Oi系统为基础，以典型开放椭圆凸台为例，探讨宏程序在椭圆加工程序中应用方法。
关键词：宏程序；椭圆；数控铣；加工
中图分类号：TG659 文献标志码：A
1 什么是宏程序
宏指令类似计算机软件开发中的高级语言，通过用户宏指令可以实现变量的赋值、算数和逻辑运算及条件转移等功能，使得编制相同的加工操作程序更方便。含有变量、算数、和逻辑运算以及条件转移等功能的宏指令的集合称为宏程序。
在FANUC Oi系统中一般会同时具有A类宏程序功能和B类宏程序功能两种宏程序，A类宏程序的出现早于B类宏程序，但是在便捷和推广中不如B类宏程序。本文以B类宏程序为基础进行探讨。
2 常用运算指令
变量之间进行赋值、算数等运算需要用运算指令进行运算。常用的运算指令见表1。
3 变量的类型
变量以“#”号开头，后面跟整数形式的数字作为变量号，如：#1、#25等。变量可以分为4类：空变量、局部变量、公共变量和系统变量。#0为空变量，该变量总是空，没有赋值给该变量；#1～#33为局部变量，局部变量只能在宏程序中存储数据，如运算结果，当断电时，局部变量的数值被清除，当宏程序被调用时，可对局部变量赋值；#100～#199和#500～#999为公共变量，公共变量在不同的宏程序中意义不同，#100～#199在断电时数据是被清除的，#500～#999的数据在断电时是被保存的，不会丢失；#1000以后为系统变量，系统变量用于读和写CNC运行时的各种数据，如刀具的当前位置和补偿值。
4 椭圆的方程
a代表半长轴的长度，b代表半短轴的长度，θ为圆心角。
椭圆的标准方程为
椭圆的参数方程为
5 案例分析
在数控铣削加工中，常遇见椭圆加工多为整椭圆，形态主要以椭圆在坐标系中心和椭圆不在坐标系中心两种，不在坐标系中心又有旋转与不旋转两种，分别如图1、图2、图3所示。
若编辑图1程序，先在椭圆与X轴负半轴交点的下方建立刀具半径补偿，以椭圆与X轴负半轴交点为椭圆起始点，然后顺时针方向走椭圆，终点与起始点重合，然后向Y轴正方向切向出刀。程序如下：
O0010；（程序名）
N0010G90G54G00Z100；（程序头）
N0020M03S1500；（主轴正转）
N0030#1=A；（与X轴平行的半轴长）
N0040#2=B；（与Y轴平行的半轴长）
N0050#3=180；（椭圆起点角度）
N0060#4=-180；（椭圆终点角度）
N0070#5=-0.2；（角度递变量）
N0080G00X-[#1]Y-30；（建立刀具半径起点）
N0090G41Y-10D5；（建立刀具半径补偿）
N0100G01Z0F100；（下刀）
N0110G01Y0；（到椭圆起点）
N0120WHILE[#3GE#4]DO1；（当#3大于#4执行循环1）
N0130#6=#1*COS[#3]；（计算椭圆上对应点X轴坐标）
N0140#7=#2*SIN[#3]；（计算椭圆上对应点Y轴坐标）
N0150G01X[#6]Y[#7]F100；（椭圆切削加工）
N0160#3=#3+#5；（#3角度每次递增-0.1度）
N0170END1；（循环1结束）
N0180G00Y50；（切线出刀）
N0190G40；（取消刀具半径补偿）
如若出现图2或是图3图纸，上面的程序就无法使用了，下面针对这3种图纸，编辑一个标准程序，如若出现圆心偏移或是位置旋转，只需要修改变量值就可以。程序如下：
O0020；（程序名）
N0010G90G54G00Z100；（程序头）
N0020M03S1500；（主轴正转）
N0030#1=A；（与X轴平行的半轴长）
N0040#2=B；（与Y轴平行的半轴长）
N0050#3=180；（椭圆起点角度）
N0060#4=-180；（椭圆终点角度）
N0070#5=-0.2；（角度递变量）
N0080#6=m；（椭圆圆心X轴坐标，带符号）
N0090#7=n；（椭圆圆心Y轴坐标，带符号）
N0010#8=L；（椭圆旋转角度）
N0110G52X[#6]Y[#7]；（以椭圆圆心为原点建立局部坐标系）
N0120G68X0Y0R[#8]；（以椭圆圆心为旋转中心旋转指定角度）
N0130G00X-[#1]Y-30；（刀具半径补偿起点）
N0140G41Y-10D5；（建立刀具半径补偿）
N0150G01Z0F100；（下刀）
N0160G01Y0；（到达椭圆起点）
N0170WHILE[#3GE#4]DO1；（当#3大于等于#4时执行循环1）
N0180#6=#1*COS[#3]；（计算椭圆上对应点X轴坐标）
N0190#7=#2*SIN[#3]；（计算椭圆上对应点Y轴坐标）
N0200G01X[#6]Y[#7]F100；（椭圆切削加工）
N0210#3=#3+#5；（#3角度每次递增-0.1度）
N0220END1；（循环1结束）
N0230G00Y50；（切线出刀）
N0240G40；（取消刀具半径补偿）
N0250G69；（取消旋转）
N0260G52X0Y0；（取消局部坐标系）
结语
经过仿真试验，以上程序均适用于宏程序的编程与加工，仿真结果如图4所示。
在这里需要说明的，程序“O0020”适用于所有形状的椭圆，通用性高，而“O0010”虽然只适用于圆心在坐标系原点的椭圆，通用性不高，但是程序比上一个小巧简洁，希望使用者在使用过程中合理选择。另外，以上程序只针对开放椭圆凸台，在编辑程序时要注意审阅图纸。
参考文献
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