用系统变量手工编制数控铣削宏程序

摘要： 本文介绍了数控铣削加工过程中直角、圆角、圆球及非圆曲线球的标准方程，通过系统变量#13001来简化铣削宏程序B的编制，给出手工编程的一般步骤，并进行了实例编程。

关键词： 数控铣削 方法与技巧 宏程序 方法与技巧

一、前言

在手工编制数控铣削程序时，很多人对宏程序望而却步，产生了畏惧心理，因而在遇到编制圆角、直角、圆及非圆曲线球程序时，只得放弃，甚是可惜。笔者通过手工编程、输入加工、实测验证，归纳总结出用系统变量#13001编制数控铣削宏程序的技巧，它适用于编制一般的具有参数方程的非圆曲线、倒圆角、倒直角数控铣削程序的场合，从而基本解决了数控铣削中的宏程序手工编制问题。

二、方法与技巧

（一）非圆曲线、圆角、直角的标准方程。

通常非圆曲线是指椭圆、双曲线、抛物线及一般曲线（圆或者直线），在数学上它们都有其标准方程，在数控铣削加工过程中通常采用参数方程式进行编程。

椭圆的参数方程：x=acosα，y=bsinα

双曲线的参数方程：x=asecα，y=btanα

抛物线参数方程的一种形式：x=2pt2，y=2pt

圆的参数方程：x=rcosα，y=rsinα

直线的参数方程：x=x0+tcosα，y=y2+tsinα

根据笛卡尔右手定则，在数控铣床上平面主要是X0Y平面上加工工件，所以上述公式主要以X、Y、α、t作为变量，其中a、b、r是常数。

（二）宏变量中的系统变量#13001的介绍。

在FANUC 0i系统中，系统提供的参数可以实现刀补功能。使用系统参数不仅可以传递固定值，还可以传递变量值。下面介绍参数表示的含义：

#13001相当于D01，#13002相当于D02，依次类推。

例如：#13001=6.0，表示将刀补值6.0输入到刀补D01中；#13001=5.0×SIN［#1］，表示将变量值5.0×SIN［#1］输入到刀补D01中。

（三）用系统变量#13001编写宏程序的一般步骤。

用系统变量手工编制数控铣削宏程序的一般步骤如下：

1.找到加工图纸中圆角、直角、球类的轨迹，确定曲线类型，找到或者求出曲线的参数方程。

2.确定系统变量#13001刀补所对应的参数计算值，求出#13001的值，一般采用变量式来表示该值，假设刀具直径为Φ10，加工下图所示直角。

#13001中的值=刀具直径值-（倒角边长-每次Z方向变化值所对应的X变化值），假设变量#1代表Z方向的变化值，由于该倒角是45度角，X方向的变化值等于#1×tan45°，因此得出#13001=5-（2-#1），通常由于#1值取为负，故#13001=10-（2-（-#1））。

3.设定宏变量，对于上述直角只需要设定Z方向变化宏变量#1，当然对于圆角而言，采用参数方程就需要设定角度变化宏变量，我们在下面举例中详细介绍变量的设定。

4.应用数控系统中的宏程序指令，开始时写出宏程序判定条件表达式，进行直线插补，然后设定宏变量，通过计算对#13001进行补正并进行轮廓加工，最后写出宏程序结束指令。

（四）编程实例。

下面以FANUC-0i Mate Mc数控系统为例，进一步来说明#13001手工编制数控铣削宏程序的方法和技巧。

例一：编制上图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；//工件坐标系指定

N30 M03 S600；//主轴正转

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

N60 G1 Z-2 F200；//Z轴进给至零点下方2mm处

N70 #1=-2；//#1赋初始值（变量#1代表Z方向的变化值）

N80 WHILE［#1 LE 0］DO1；//条件判断语句

N90 #13001=10-［2-（#1）］；//#13001赋值

N100 G41 G1 X60 Y-30 D01；//刀补建立

N110 X-30；//开始加工正方形

N120 Y30；

N130 X30；

N140 Y-60；

N150 G40 X60；

N160 #1=#1+0.1；//#1进行Z值变化，每次变化0.1mm

N170 END1；//条件判断结束

N180 G0 X100 Y100；//X，Y方向退刀

N190 Z100；//Z方向退刀

N200 M30；//程序结束

上述两个例子中加工的主要以直角为主，最后通过实例对复杂曲线，例如椭圆球进行加工举例。

例二：编制下图所示椭圆球的加工程序。

%00003；

N10 G99 G90 G80 G40 G49 G69；//取消指令

N20 G54 G0 X100 Y100 Z100；//工件坐标系指定

N30 M03 S600；//主轴正转

N40 G0 X60 Y0；//快速走刀至（60，-60）处

N50 Z5；//快速下刀至安全平面5mm处

N60 G1 Z-20 F200；//Z轴进给至零点下方2mm处

N70 #1=0；//#1赋初始值（变量#1代表主视图椭圆的角度变化值，该图从0变化到90）

N80 #2=0；//#2赋初始值（变量#2代表俯视图椭圆的角度变化值，该图从0变化到360）

N90 WHILE［#1 LE 90］DO1；//判断主视图椭圆球是否走至中心条件判断式

N100 #3=30*COS［#1］；//计算主视图椭圆X方向的值

N110 #4=20*SIN［#1］；//计算主视图椭圆Z方向的值

N120 G1 Z-［20-#4］；//Z方向走刀

N130 #13001=10-［30-#3］；//对刀具半径进行补正

N140 G42 G1 X30 Y0 D01；//建立刀补

N150 #2=0；//对俯视图椭圆的初始角度赋值

N160 WHILE［#2 LE 360］DO2；//判断俯视图椭圆是否加工结束判断式

N170 #5=30*COS［#2］；//计算俯视图椭圆X方向的值

N180 #6=20*SIN［#2］；//计算俯视图椭圆Y方向的值

N190 G1 X［#5］Y［#6］；//加工俯视图椭圆

N200 #2=#2+1；//俯视图椭圆角度变化，每次变化1度

N210 END2；//俯视图椭圆加工循环结束

N220 G40 G1 X60 Y0；//取消刀补

N230 #1=#1+1；//主视图椭圆角度变化，每次变化1度

N240 END1；//主视图椭圆加工循环结束

N250 G0 X100 Y100；//X，Y方向退刀

N260 Z100；//Z方向退刀

N270 M30；//程序结束

三、结语

以上的方法和技巧是针对数控铣床宏B编程中对直角、圆角及椭圆和球类的加工而言，实际中还会遇到双曲线、抛物线等方程的情况，用以上方法先转换参数方程，再采用#13001系统变量进行刀具半径补偿的方法和技巧，这样数控铣床上宏程序编制问题基本上就能迎刃而解。

参考文献：

［1］滕大春.美国教育史［M］.北京：人民教育出版社，1994.