宏程序编程在轮廓铣削中的应用.doc

宏程序编程在轮廓铣削中的应用2007年1月（总第145期）叶凯漳州职业技术学院福建漳州363000

摘要：通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能的程序叫宏程序，通过编程实例介绍了宏程序编程在有规则的曲线、曲面铣削加工中的应用。
关键词：宏程序变量编程铣削
在普通程序的编制中，一般是将一个具体数值赋给功能字，如G00X10.，就是将10赋给功能字X。在宏程序编程中，可以将变量赋给功能字，在程序中或MDI面板上改变变量代表的数值，这种在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理的方法达到程序功能的程序叫宏程序。
相对普通程序，由于宏程序编程可以使用类似计算机编程语言中的函数变量，使得程序编制更加容易和灵活，可实现普通编程难于实现的功能。宏程序编程属手工编程，其程序功能虽然也可以通过CAM编程实现，但CAM生成的程序往往较长，空刀运行的部分较多，降低加工效率，因此，在数控铣削中，对于非圆曲线、曲面、圆角、倒角的加工，当程序容量较小时，应用宏程序编程具有其独特的优点。
一．XY平面非圆曲线的加工
1．非圆曲线参数方程
编程前必须明确所加工的非圆曲线的参数方程，即x=x(t)，y=y(t)，常用的非圆曲线有：椭圆、渐开线、摆线、抛物线等，参数方程如下：
椭圆：x=acosty=bsint
渐开线：x=rcost+rtsinty=rsint-rtcost
摆线：x=r（t–sint）y=r（1–cost）
2．程序编制
编制非圆曲线程序时，为简便起见，常常会不用铣刀的半径补偿功能，而在椭圆的长、短轴a、b值或渐开线、摆线的r值上加(减)铣刀半径R，建立新的参数方程，铣刀中心走修正后的参数方程所形成的轨迹，实际上，铣刀中心走完该轨迹后，铣刀所切削的轮廓并不是所需的曲线。以加工外轮廓椭圆A为例，如图1所示，采用铣刀的半径补偿功能，以曲线参数方程进行编程，铣刀中心的轨迹为B，刀具加工出来的轮廓为A，这是所需的轮廓，若不用铣刀的半径补偿功能，而以椭圆的长、短轴a、b值加铣刀半径R建立新的参数方程编程，铣刀中心的轨迹为C，刀具加工出来的轮廓为D，轮廓D与轮廓A有明显偏离，只在椭圆的四个顶点重合，轮廓D是错误的。

图1两种编程方式形成不同椭圆轮廓
设椭圆长轴半径为100mm，短轴半径为20mm，要求用φ20的平头立铣刀加工出外轮廓。
采用铣刀的半径补偿功能，以曲线参数方程进行编程，加工程序如下，加工出的轮廓为A
O0001
N10M03S800
N20Z200
N30G43G00Z20H1
N40M08
N50X-70Y-40
N60G41X-100Y-30D01
N70G01Z-3F50
N80X-100Y0F100
N90#1=180
N100WHILE[#1GE-180]DO1
N110#2=100*COS[#1]
N120#3=20*SIN[#1]
N130G01X[#2]Y[#3]F150
N140#1=#-0.5
N150END1
N160Y10
N170Z20
N180M09
N190G40G00X0Y0
N200G49Z200
N210M05
N220M30
不用铣刀的半径补偿功能，而在椭圆的长、短轴a、b值加铣刀半径R，加工程序如下，加工出的轮廓为D，A、D轮廓线产生偏离。
O0002
N10M03S800
N20Z200
N30G43G00Z20H1
N40M08
N50X-70Y-40
N60G01Z-3F50
N70X-110Y0F100
N80#1=180
N90WHILE[#1GE-180]DO1
N100#2=110*COS[#1]
N110#3=30*SIN[#1]
N120G01X[#2]Y[#3]F150
N130#1=#-0.5
N140END1
N150Y10
N160Z20
N170M09
N180G40Z200
N190M05
N200M30
需要指出的是，对于某些不便使用半径补偿功能，必须以刀心编程的加工程序，如用球头立铣刀加工非圆曲线形成的曲面，其球头立铣刀球心轨迹的参数方程不是简单的在非圆曲线参数方程的基础上加（减）某个常数，其球头刀球心轨迹已不同于加工面的曲线，球头刀球心轨迹的参数方程是在加工面的曲线参数方程的基础上，根据法线距离相等，推导出一个新的参数方程，然后再依据新的参数方程编程，以确定球头立铣刀球心运动轨迹。
二．球形曲面加工
1．编程程序
球状曲面是零件中常见的曲面，下例是凹球面加工的程序编制。
凹球一般采用球头立铣刀进行环切加工，如图2所示：
图2凹球面加工示意图
O0003
N10M03S800
N20Z200
N30G43G00Z20H1
N40X0Y0
N50M08
N60#3=5（#3：刀具半径）
N70#4=50（#4：球形弧面半径）
N80#5=30（#5：当前刀具切削