宏编程技术在数控加工中的应用.doc

1 摘摘 要要 本文根据目前数控加工中手工编程和自动编程的特点及应用现状 分析了 用户宏编程技术的应用 通过对典型零件的工艺特点分析 以 FANUC 数控系 统为载体 利用宏程序编制典型零件的加工程序 在程序中应用了宏程序中变 量 循环语句 算术逻辑等功能 并利用自动编程技术对零件进行实体造型 加工参数设置 自动生成了加工程序 通过与宏程序编程进行对比 分析了宏 程序技术在数控加工中的优势和不足 关键字 关键字 宏程序 数控编程 数控加工 变量 FANUC 2 Acro program technology and its application in the numerical control processing Abstract On the present numerical control processing in acro program and automatic programming characteristic and its present application situation The papers analyze parts of the typical characteristics of the process take the FANUC numerical control system as a carrier using acro program programming procedures introduced the macro variables in the process the loop such as arithmetic logic function applications Carry on the solid modeling the processing parameter establishment to the components has produced the processing program automatically and carries on the contrast with the great procedure elaborated the great procedure the superiority which and the insufficiency the automatic programming manifests in the numerical control processing Keywords Macro program Numerical Programming Numerical Control Processing Variable FANUC 3 目目 录录 摘 要 1 ABSTRACT 2 1 绪论 4 2 宏程序概述 4 2 1 数控编程技术的分类 4 2 1 1 手工编程 4 2 1 2 自动编程 5 2 2 数控编程技术的应用现状 5 2 3 宏程序编程的技术特点 5 2 4 宏程序与普通程序的对比 7 2 5 FANUC 0I宏程序编编程 7 2 5 1 变量 7 2 5 2 双轨迹 双轨迹控制 的公共变量 8 2 5 3 算术和逻辑运算 9 2 5 4 转移和循环 10 3 宏程序数控加工工艺设计 10 3 1 零件 1 的工艺分析 10 3 2 刀具的选择 11 3 3 编制加工工艺 12 3 4 零件 2 的工艺分析 12 3 5 刀具的选择 13 3 6 编制加工工艺 13 4 FANUC 用户宏程序编程 13 4 1 计算编程时各点点坐标 13 4 2 手工宏程序编程 14 4 3 实体造型与自动编程 22 4 3 1 CAXA 制造工程师简介 22 4 3 2 CAXA 实体造型 22 4 3 3 CAXA 自动编程 23 4 4 总结 25 5 结束语 25 致谢 26 参考文献 27 附录 28 4 1 绪论绪论 数控加工程序编制的关键是刀具相对于工件运动轨迹的计算 即计算加工 轮廓的基点和节点坐标或刀具中心的基点和节点坐标 数控机床一般只提供平 面直线和圆弧插补功能 对于非圆的平面曲线Y f X 采用的加工方法是按编程 允许误差 将平面轮廓曲线分割成许多小段 然后用数学计算的方法求逼近直 线或圆弧轮廓曲线的交点和切点的坐标 随着计算机数控系统 CNC 的不断 发展 CNC不仅能通过数字量去控制多个轴的机械运动 而且具有强大的数据 计算和处理功能 编程时只要建立加工轮廓的基点和节点的数学模型 按加工 的先后顺序 由数控系统即时计算出加工节点的坐标数据 进而控制加工 这 就是数控系统提供的宏编程 宏指令编程像高级语言一样 可以使用变量进行 算术运算逻辑运算和函数混合运算进行编程 在宏程序形式中 一般都提供循 环判断分支和子程序调用的方法 可编制各种复杂的零件加工程序 熟练应用 宏程序指令进行编程 可大大精简程序量 还可以增强机床的加工适应能力 比如可以将抛物线 椭圆等非圆曲线的算法标准化后做成内部宏程序 以后就 可以像圆弧插补一样按标准格式编程调用 相当于增加了系统的插补功能 随着数控系统的不断更新 宏指令应用越来越广泛 以日本FANUC 0i系 统为例 0i系统使用B类宏指令 包括宏变量的赋值 运算 条件调用等 其功 能强大 编程直观 宏指令编程虽然属于手工编程的范畴 但它不是直接算出轮廓各个节点的 具体坐标数据 而是给出数学公式和算法 由CNC来即时计算节点坐标 因此 对于简单直观的零件轮廓不具有优势 若零件结构不能用常规插补指令可以完 成编程的 则可采用编制宏程序的方法 将计算复杂数据的任务交由数控系统 来完成 对于加工方法和加工方式 零件的加工步骤 走刀路线及对刀点 起 刀点的位置 以及切入 切出方式的设计还是遵循一般手工编程的规则 编制 宏程序时 应从零件的结构特点出发 分析零件上各加工表面之间的几何关系 据此推倒出各参数之间的数量关系 建立准确的数学模型 2 宏程序概述宏程序概述 2 1 数控编程技术的分类数控编程技术的分类 数控编程方法可以分为两类 一类手工编程 另一类是自动编程 2 1 1 手工编程手工编程 手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤 即从零件图纸分析 工 艺决策 确定加工路线和工艺参数 计算刀尖轨迹坐标数据 编写零件的数控 5 加工程序单直至程序的检验 均由工来完成 对于点位加工或几何形状不太 复杂的轮廓加工 几何计算较简单 程序段不多 手工编程即可实现 如简单 阶梯轴的车削加工 一般不需要复杂的坐标计算 往往可以由技术人员根据工 序图纸数据 直接编写数控加工程序 但对轮廓形状不是由简单的直线 圆弧 组成的复杂零件 特别是空间复杂曲面零件 数值计算则相当繁琐 工作量大 容易出错 且很难校对 采用手工编程是难以完成的 2 1 2 自动编程自动编程 使用计算机编制数控加工程序 自动地输出零件加工程序单及自动的制作 控制介质的过程称作自动编程 自动编程就是编程人员根据零件图纸和工艺过 程 使用规定的数控语言编写一个较简短的零件加工源程序 输入到计算机中 计算机自动的进行数学处理 计算出刀具中心运动轨迹 编写出零件加工程序 单 并生成控制介质 有预见在计算机上可自动的绘出所编程序的图形及走刀 轨迹 所以能及时的检查程序是否错误 并进行修改 得到正确的程序 在自 动编程时 工艺处理部分工作还需编程人员来完成并按自动编程系统要求的格 式输入 2 2 数控编程技术的应用现状数控编程技术的应用现状 在我国 六成以上的数控铣床 包括加工中心 都是应用在模具行业 由 于模具加工的特殊性和一些非技术性原因 CAD CAM软件的应用由来已久 且日趋成熟 特别是在数控三维曲面加工中 手工编程几乎已没有用武之地 而由于强大对我思维定势和使用习惯 使得编程人员不论程序大小 加工难易 都习惯并乐于使用各种CAD CAM软件来编程加工 手工编程似乎被遗忘在角 落里 大有无人问津之势 2 3 宏程序编程的技术特点宏程序编程的技术特点 尽管使用各种CAD CAM软件来编制数控加工程序已经成为潮流 或是主 流 但是手工编程毕竟还是基础 各种 疑难杂症 的解决往往还要利用手 工编程 且手动编程还可以使用变量编程 即宏程序的使用 其最大特点就是 将有规律的形状或尺寸用最短的程序段表示出来 具有极好的易读性和已修改 性 编写出的程序非常简洁 逻辑严密 通用性极强 而且机床在执行此类程 序时 较执行CAD CAM软件生成的程序更加快捷 反应更迅速 随着技术的发展 自动编程逐渐会取代手工编程 但宏程序简捷的特点使 之依然具有使用价值 宏程序的御用是手工编程应用中最大的亮点和最后的堡 垒 6 宏程序具有灵活性 通用性和智能性等特点 例如对于规则曲面的编程来 说 使用CAD CAM软件编程一般都有工作量大 程序也庞大 加工参数不容 易修改等缺点 只要任何一个加工参数发生任何变化 再智能的软件也要根据 变化后的加工参数重新计算刀具轨迹 尽管软件计算刀具轨迹的计算速度非常 快 但始终是个比较麻烦的过程 而宏程序则注重把机床参数与编程语言结合 而且灵活的参数设置也使机床具有最佳的工作性能 同时也给予操作工人极大 的自由调整空间 从模块化加工的角度看 宏程序最具有模块化的思想和资质条件 编程人 员只需要根据零件几何信息和不同的数学模型即可完成相应的模块化加工程序 设计 应用时只需要把零件信息 加工参数等输入到相应的模块的调用语句中 就能使编程人员从繁琐的 大量重复性的编程工作中解脱出来 有种一劳永逸 的效果 另外 由于宏程序基本上包含了所有的加工信息 如所使用刀具的几何尺 寸信息等 而且非常简明直观 通过简单的存储和调用 就可以很方便的重 现当时的加工状态 给周期性的生产特别是不定期的间隔式生产带来了极大的 便利 客观的说 对于主要由大量的不规则复杂曲面构成的模具成型零件 特别 是各种注塑模 压铸模等型腔类模具的型芯 型腔和电极 以及汽车覆盖件模 具的凸模 凹模等 由于从设计 分析到制造的整个产业链在技术层面及生产 管理上都是通过以上各种CAD CAM软件为核心 还包括PDM CAE等 的纽带 紧密相连的 从而形成一种高度的一体化和关联性 无论从哪个角度来看 数 控加工的程序编制几乎百分百的依赖各种CAD CAM软件 宏程序在这里的发 挥空间是非常有限的 但是 数控加工领域还有很大一片天空是属于机械零件 的批量加工 虽然同样是数控加工 它与上述的模具类零件的数控加工还是有 着相当大的差别的 机械零件的数控加工主要有以下几个特点 1 机械零件绝大多数都是批量生产 在保证质量的前提下要求最大限度 的提高生产效率以降低生产成本 另外批量零件字加工的几何尺寸精度和形状 位置精度方米昂都要求保证高度的一致性 而加工工艺的优化主要就是程序的 优化 是一个反复调整 尝试的过程 这就要求操作者能够非常方便的调整程 序中的各项加工参数 如刀具尺寸 刀具补偿值 层降 步距 计算精度 进 给速度等 宏程序在这方面就有强大的优越性 只要能用宏程序来表述 操 作者就根本无需触动程序本身 而只需针对各项加工参数所对应的自变量赋值 做出个别调整 就能迅速的将程序调整到最优化的状态 这就体现出宏程序的 一个突出优点 即一次编程 终身受益 7 2 机械零件的形状主要是由各种凸台 凹槽 圆孔 斜平面 回转面等 组成 很少包含不规则的复杂曲面 构成其的几何因素无外乎点 直线 圆弧 最多加上各种二次圆锥曲面 椭圆 抛物线 双曲线 以及一些渐开线 常 应用于齿轮及凸轮等 所有这些都是基于三角函数 解析几何的应用 而数 学上都可以用三角函数表达式及参数方程加以表述 因此宏程序在此有广泛的 应用空间 可以发挥其强大的作用 3 机械零件还有一些很特殊的应用 即使采用CAD CAM软件也不一定 能轻易地解决 例如变螺距螺纹的加工 用螺旋插补进行锥度螺纹的加工和钻 深可变式深孔钻加工等 而在这些方面宏程序却可以发挥它的优势 2 4 宏程序与普通程序的对比宏程序与普通程序的对比 一般意义上所讲的数控指令其实是指 ISO 代码指令编程 即每个代码的功 能是固定的 由系统生产厂家开发 使用者只需 只能 按照规定编程即可 但有时候这些指令满足不了用户的需要 系统因此提供了用户宏程序功能 是 用户可以对数控系统进行一定的功能扩展 实际上是数控系统对用户的开放 也可视为用户利用数控系统提供的工具 在数控系统的平台上进行二次开发 这里所讲的开放和开发也都是有条件和有限制的 如表 1 表 1 用户宏程序和普通程序的简要对比 普 通 程 序宏 程 序 只能使用常量可以使用变量 并给变量赋值 常量之间不可以运算变量之间可以运算 程序只能顺序进行程序可以跳转 循环 2 5 FANUC 0i 宏程序编宏程序编编程编程 2 5 1 变量变量 普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离 例如 G01和X100 0 使 用用户宏程序是 数值可以直接指定或用变量指定 当用变量时 变量值可以 用程序或用MDI面板上的操作改变 如 1 2 100 G01 X 1 F300 1 变量的表示变量的表示 计算机允许使用变量名 用户宏程序不行 变量用变量符号 和后面的 变量号指定 例如 1 表达式可以用于指定变量号 此时 此时 表达式必须封闭在括号中 例如 1 2 12 8 2 变量的类型变量的类型 变量根据变量号可以分成四种类型 如表2 3 变量值的范围变量值的范围 局部变量和公共变量可以有0值或下面范围中的值 1047到 10 29或 10 2到 1047 如果计算范围超出有效范围 则发出P S报警NO 111 表2 宏程序变量类型 4 小数点的省略小数点的省略 当在程序中定义变量值时 小数点可以省略 例 当定义 1 123 变量 1的实际值是123 000 5 变量的引用变量的引用 1 为在程序中使用变量值 指定后跟变量号的地址 当用表达式指定变 量时 要把表达式放在括号中 例如 G01X 1 2 F 3 2 被引用变量的值根据地址的最小设定单位自动地舍入 例如 当 G00X 以 1 1000mm 的单位执行时 CNC 把 123456 赋值给变量 1 实际指令值 为 G00X12346 3 改变引用变量的值的符号 要把负号 放在 的前面 例如 G00X 1 4 当引用未定义的变量时 变量及地址都被忽略 例如 当变量 1 的 值是 0 并且变量 2 的值是空时 G00X 1 Y 2 的执行结果为 G00X0 2 5 2 双轨迹 双轨迹控制 的公共变量双轨迹 双轨迹控制 的公共变量 对双轨迹控制 系统为每一轨迹都提供了单独的宏变量 但是 根据参数 N0 6036 和 6037 的设定 某些公共变量可同时用于两个轨迹 1 未定义的变量未定义的变量 当变量值未定义时 这样的变量成为空变量 变量 0总是空变量 它不能 写 只能读 1 引用 当引用一个未定义的变量时 地址本身也被忽略 9 2 运算 除了用赋值以外 其余情况下与0相同 3 条件表达式 EQ和NE中的不同于0 2 限制限制 程序号 顺序号和任选程序段跳转号不能使用变量 例 下面情况不能使用变量 0 1 2G00X100 0 N 3Y200 0 2 5 3算术和逻辑运算算术和逻辑运算 下面表中列出的运算可以在变量中执行 运算符右边的表达式可包含常量 和由函数或运算符组成的变量 表达式中的变量 j 和 k 可以用常数赋值 左 边的变量也可以用表达式赋值 其表达式如表 3 所示 表 3 宏程序中算术和逻辑运算表达式 说明 1 函数 SIN COS ASIN ACOS TAN 和 ATAN 的角度单位是度 如 90 30 表示为 90 5 度 2 ARCSIN i ASIN j 3 取值范围如下 10 当参数 NO 6004 0 NAT 位设为 0 时 270 90 当参数 NO 6004 0 NAT 位设为 1 时 90 90 4 当 j 超出 1 到 1 的范围时 发出 P S 报警 NO 111 5 常数可替代变量 j 6 ARCCOS i ACOS j 取值范围从 180 0 当 j 超出 1 到 1 的 范围时 发出 P S 报警 NO 111 常数可替代变量 j 2 5 4 转移和循环转移和循环 在宏程序中 有三种转移和循环操作可供使用 1 无条件转移无条件转移 GOTO 语句语句 其格式为 GOTO n 当程序执行 GOTO 语句时 立即无条件转移至标有顺序号的程序段 n 为 顺序号 1 99 999 顺序号也可用表达式来指定 2 条件转移条件转移 IF 语句语句 IF 语句有以下两种格式 1 IF GOTO n 2 IF THEN 如果所需的是指定的条件表达式满足 转移至顺序号 n 的程序段 不满足 则执行下个程序段 用第一种格式 如果所需的是指定的条件表达式满足 执 行预先决定的宏程序语句 不满足则执行下个程序段 用第二种格式 3 循环 循环 WHILE 语句语句 循环语句的格式为 WHILE DO m END m 当指定条件满足时 执行从 DO 到 END 之间的程序 否则 转到 END 后 的程序段 循环嵌套最多不超过 3 级 3 宏程序宏程序数控加工工艺设计数控加工工艺设计 3 1 零件零件 1 1 的工艺分析的工艺分析 一 零件图分析 选择加工内容一 零件图分析 选择加工内容 如图 1 所示 该零件材料为 45 号钢 本工件的毛坯尺寸为 150 120 26mm 四个侧面为不加工面 全部加工面都集中在上表面及下表面 由于该件与零件 2 配合 所以加工螺纹时位置精度不好保证 为了能与零件 2 11 的孔通过螺栓很好连接 故这些螺纹孔在一次装夹中加工出来 另外该零件中 有两段椭圆的弧 编制程序时选用宏程序加工 从工序集中和便于定位两方面 考虑 选择上表面及上表面的螺纹孔 凸台在加工中心中加工 将下表面作为 主要定位基准 并在前道工序中加工出来 二 选择加工中心二 选择加工中心 由于上表面及上表面上的螺纹孔 凸台只需单工位加工即可完成 故选择 立式加工中心 加工表面只有粗铣 精铣 攻丝等工步 所需刀具不超过二十 把刀 故选国产 XH714 型立式加工中心即可满足上述要求 该机床工作台尺寸 为 400mm 800mm X 轴行程为 600mm Y 轴行程为 400mm Z 轴行程为 400mm 主轴端面到工作台距离为 125 525mm 定位精度和重复定位精度分别为 0 02mm 和 0 01mm 刀库容量为 18 把 工件在依次装夹中即可完成铣 钻 扩 铰等 工步的加工 图 1 零件 1 12 3 2 刀具的选择刀具的选择 所需的刀具有平面铣刀 螺纹刀 其规格根据加工尺寸选择 上表面粗铣 时铣刀直径应选小一些 以减小切削力矩 但不能太小 以免影响加工效率 上表面精铣时铣刀直径应大一些 以减小接刀痕迹 但要考虑到刀库允许装刀 直径 XH714 型加工中心的允许装刀直径无相邻刀具直径为 150mm 有相邻刀 具直径为 80mm 也不能太大 刀柄柄部根据主轴锥孔和拉紧机构选择 XH714 型加工中心锥孔为 ISO40 具体所选刀具及刀柄见附录 1 所示 3 3 编制加工工艺编制加工工艺 1 加工方法选择 上表面用铣削方法加工 因其表面粗糙度值为 1 6 微米 故采用粗铣 精 铣的加工方案 内腔的内壁的粗糙度要求与上表面相同加工方案与上表面相同 直径为 10mm 的螺纹孔可以直接用 M10 的螺纹刀 30mm 的孔不能铸造出来 为了满足要求 采用钻 扩 铰方法 2 确定装夹方案 该零件结构简单 四个侧面较光整加工面与不加工面之间的位置精度要求 不高 但凸台要与件 2 配合的 故形状精度要求较高由机床保证 四个螺纹孔 的位置精度要保证好只能在一次装夹中完成 采用通用虎钳从侧面夹紧 以底 面和两侧面定位 3 确定加工顺序 按照先面后孔 先粗后精的原则确定具体的加工顺序为先粗铣 精铣上表面 及凸台 后加工 4 个直径为 10mm 的螺纹孔 具体的加工顺序见附录 2 所示 3 4 零件零件 2 的工艺分析的工艺分析 13 图 2 零件 2 一 一 零件图分析 选择加工内容零件图分析 选择加工内容 如图 2 所示该零件 2 材料为 45 号钢 本工件的毛坯尺寸为 150 120 26mm 四个侧面为不加工面 全部加工面集中在上表面及下表面 由于该件与件 1 配合 所以加工孔时位置精度不好保证 为了能与件 1 的螺纹 孔 通过螺栓很好连接故这些孔在一次装夹中加工出来 另外该零件中有两段椭 圆的弧 编制程序时需用宏程序 从工序集中和便于定位两方面考虑 选择上 表面及上表面的孔 内腔在加工中心中加工 将下表面作为主要定位基准 并 在前道工序中加工出来 二 选择加工中心二 选择加工中心 由于上表面及上表面上的孔 内腔只需单工位加工即可完成 故选择与零 件 1 相同的国产 XH714 型立式加工中心 3 5 刀具的选择刀具的选择 如 3 4 中零件分析 零件 2 较零件 1 有诸多相似点 所选刀具于刀柄如附 录 3 所示 3 6 编制加工工艺编制加工工艺 1 加工方法选择 上表面用铣削方法加工 因其表面粗糙度值为 1 6 故采用粗铣 精铣的加 工方案 内腔的内壁的粗糙度要求与上表面相同加工方案与上表面相同 直径 为 12mm 的孔小于 35mm 故不能够铸造出来 为达到 IT7 级精度和粗糙度只值 故采用钻 扩 铰的加工方案 2 确定装夹方案 14 该零件结构简单 四个侧面较光整加工面与不加工面之间的位置精度要求 不高 但内与件 1 配合的 故形状精度要求较高由机床保证 四个孔的位置精 度要保证好只能在一次装夹中完成 采用通用虎钳从侧面夹紧 以底面和两侧 面定位 3 确定加工顺序 按照先面后孔 先粗后精的原则确定具体的加工顺序为先粗铣 精铣上表 面及内腔 后加工 4 个直径为 12mm 的孔 具体的加工顺序见附录 4 所示 4 FANUC 用户宏程序编程用户宏程序编程 4 1 计算编程时各点点坐标计算编程时各点点坐标 如图 3 中所示 编程时需计算图中各点的坐标 A 20 15 B 10 25 C 10 25 D 20 15 E 20 15 F 10 25 G 10 25 H 20 15 I 0 40 J 34 642 34 7585 K 45 20 499 L 45 20 499 M 34 642 34 7585 N 0 40 O 53 18 53 8 P 61 25 60 Q 77 5 60 R 77 5 47 35 S 63 42 38 T 63 42 38 U 77 5 47 35 V 77 5 60 W 61 25 60 X 53 18 53 8 Y 49 5 60 Z 49 5 55 a 67 5 37 b 72 5 37 c 72 5 60 d 72 5 37 e 67 5 37 f 49 5 55 g 49 5 60 h 72 5 60 四个孔的圆心坐标分别为 20 25 20 25 20 25 20 25 图 3 编程需计算坐标的点 4 2 手工宏程序编程手工宏程序编程 主程序主程序 O0001 O0001 15 N1 G54G90G00X0Y0Z200 N2 T01M06 换 1 号刀 N3 G43Z50H01 建立正向长度补偿 H01 100 N4 Z5 N5 S800M03 转速 800 主轴正 转 N6 X120Y30 N7 G01Z0 5F40 开始粗铣上表面 N8 X 120F100 N9 Y 30 N10 X120 N11 S1000M03 开始精铣上表面 N12 G01Z0F40 N13 X 120 N14 Y30 N15 X120 铣上表面结束 N16 G49Z200 取消长度补偿 N17 M05 主轴停 N18 G54G90G00X0Y0Z200 N19 T02M06 换 2 号刀 加工深 6mm 的内 腔 N20 G43G00Z2H02 建立正向长度补偿 H02 100 N21 G65P1000X0Y0Z 6A50B40C10I0J0Q1R 90S1 调用宏程序 P1000 N22 G65P1001X0Y0Z 6A70B40C10I0J0Q1R90S1 调用宏程序 P1001 16 N23 G41G03X 45Y20 499R15D2F50 建立左刀补 加工圆 弧 N24 G1X 45Y 20 499 N25 G03X 34 642Y 34 76R15 N26 G65P1002X0Y0Z 6A70B40C10I0J0Q1R 135S1 调用宏程序 P1002 深 6mm 的内腔加工结束 N27 M05 N28 G54G40G00G90X0Y0Z200 N29 T03M06 换 3 号刀 N30 G43G00Z2H03 建立正向长度补偿 H03 100 N31 S800M03 粗铣深 11mm 的内腔 N32 G41G01Z 11D31F40 建立左刀补 D31 3 N33 X 20Y15 N32 M98P1003 调用子程序 P1003 N35 S1000M03 精铣深 11mm 的内腔 N36 G41GM98P1003D32F50 调用子程序 P1003 D32 2 5 N37 G00Z2 N38 X0Y0 N39 S800M03 N40 G40G01Z 11F40 N41 X0Y25F100 开始取出下刀处接刀痕迹 N42 X 25Y7 N43 Y 7 N44 X0Y25 N45 Y0 去除结束 17 N46 G00G49Z200 深 11mm 内腔加工结束 N47 M05 N48 G54G90G0X0Y0 N49 T04M06 换 4 号刀 N50 G43G00Z2H04 N51 S800M03 N52 G42X 90Y 37D41 建立右刀补 D41 7 5 N53 G01Z 5F40 粗铣深 5mm 的 槽 N54 X 72 5Y 37F100 N55 X 67 5 N56 G02X 49 5Y 55R18 N57 G01X 49 5Y 60 N58 X 90 N59 S1000M03 N60 G42G01X 90Y 37D42F50 建立右刀补 D42 7 N61 G01X 72 5Y 37 精铣深 5mm 的槽 N62 X 67 5 N63 G02X 49 5Y 55R18 N64 G01X 49 5Y 60 N65 X 90 N66 M05 N67 G40G00Z5 N68 X 90 Y37 N69 S800M03 N70 G41G01Z 5D41F40 建立左刀补 D41 7 5 N71 X 72 5Y37F100 粗铣深 5mm 的槽 18 N72 X 67 5 N73 G03X 49 5Y55R18 N74 Y60 N75 X 90 N76 S1000M03 N77 G41G01X 90Y37D42F50 建立左刀补 D41 7 5 N78 G01X 72 5Y37 精铣深 5mm 的 槽 N79 X 67 5 N80 G03X 49 5Y55R18 N81 G01Y60 N82 X 90 铣 5mm 的槽结束 N83 G40G49G00Z200 N84 X0Y0 N85 M05 N86 G54G90G00X85Y47 35 N87 T03M06 换 3 号刀 N88 G43G0Z2H03 N89 S800M03 N90 G42G01Z 7F40D31 建立右刀补 D31 3 N91 X77 5Y47 35F100 粗铣深 7mm 的槽 N92 X63 42Y38 N93 G02X53 18Y53 8R10 N94 G01X61 25Y60 N95 X77 5 N96 G40G01X59 3Y45 9 取消刀补 N97 G00Z2 N98 X85Y47 35 19 N99 S1000M03 N100 G01G42F40D32 建立右刀补 D32 2 5 N101 X77 5Y47 35F50 精铣深 7mm 的槽 N102 X63 42Y38 N103 G02X53 18Y53 8R10 N104 G01X61 35Y60 N105 X77 5 N106 G40G01X59 3Y45 9 N107 G00Z2 N108 X85Y 47 35 N109 S800M03 N110 G41G01Y 7F40D31 建立左刀补 D31 3 N111 X77 5Y 47 35 粗铣深 7mm 的 槽 N112 X63 42Y 38 N113 G03X53 18Y 53 8R10 N114 G01X61 25Y 60 N115 X77 5 N116 X59 3Y 45 9 N117 G00Z2 N118 X85Y 47 35 N119 S1000M03 N120 G41G01Z 7F40D32 建立左刀补 D32 2 5 N121 X77 5Y 47 35 N122 X63 42Y 38 N123 G03X53 18Y 53 8R10 N124 G01X61 25Y 60 N125 X85 铣 7mm 的槽结 束 N126 G40G00G49Z200 取消刀补 20 N127 X0Y0 N128 M05 N129 G54G90G00X0Y0 N130 T05M06 换 5 号刀 N131 G43G0Z5H05 N132 S1200M03 N133 G99G82X20Y25Z 26R 27P2000F100 钻孔开始 N134 Y 25 N135 X 20 N136 Y25 钻孔结束 N137 G49G00X0Y0Z200 N138 M05 N139 T06M06 换 6 号刀 N140 G43G00Z5 N141 S800M03 N142 G99G82Y25Z 36R 27P2000F50 扩孔开始 N143 Y 25 N144 X 20 N145 Y25 扩孔结束 N146 G49G00X0Y0Z200 N147 M05 N148 T07M06 换 7 号刀 N149 G43G00Z5 N150 S10000M03 N151 G99G82Y25Z 36R 27P2000F50 铰孔开始 21 N152 Y 25 N153 X 20 N154 Y25 铰孔结束 N155 G49G00X0Y0Z200 N156 M30 程序结束 宏程序宏程序 O1000 O1000 G52X 24Y 25 在椭圆圆心 X Y 处建立局部坐标 系 G00X0Y0 定位至椭圆圆心处 G65X0Y0R 4 局部坐标系原点为中心进行坐标系旋转角度 6 0 8 3 步距设为刀具直径的 80 经验值 7 1 2 3 刀具 中心 在内腔中长半轴 X 方向上最大移动距 离 8 2 2 3 刀具 中心 在内腔中短半轴 Y 方向上最大移动距 离 WHILE 5GT 26 DO1 如果 Z 坐标 底部 Z 坐标值 26 循环 1 继 续 Z 5 1 G00 下降至当前加工平面 Z 25 以上 1 处 G01Z 5 17 F40 Z 向 G01 当前加工深度 Z 5 处下降 17 9 FI 8 6 短半轴 Y 方向上最大移动距离除以步距并上取 整 10 FI 9 2 9 是奇数是偶数都上取整 重值 10 为初始 值 WHILE 10GE0 DO3 如 10 0 即还没走到最外一圈 循环 3 继 续 11 7 2 10 6 每圈需移动的 长半轴 目标值 绝对 22 值 12 8 2 10 6 每圈需移动的 短半轴 目标值 绝对 值 18 90 重置角度 18 为初始值 90 WHILE 18LE90 DO3 如 18 90 即未走完半圈 循环 3 继 续 13 11 COS 18 椭圆上一点的 X 坐标 值 14 12SIN 18 椭圆上一点的 Y 坐标值 G01X 13Y 14F100 以直线 G01 逼近走出椭圆 18 18 19 角度 18 每次以 19 递增 END3 循环 3 结束 完成半圈椭圆 此时 18 90 10 10 1 10 依次递减至 0 END3 循环 3 结束 最外半圈走完 此时 10 0 G00Z30 G00 提到至安全高度 X0Y0 G00 快速回到 G54 原点 准备下一层加 工 5 5 17 Z 坐标每次递减 17 层间距 q END1 循环 1 结束 此时 25 26 G69 取消坐标系旋转 G52X0Y0 取消局部坐标系 恢复 G54 原点 切 记 M99 宏程序结束返回 23 宏程序宏程序 O1001 O1001 G52X 24Y 25 在椭圆圆心 X Y 处建立局部坐标 系 G00X0Y0 定位至椭圆圆心处 G65X0Y0R 4 局部坐标系原点为中心进行坐标系旋转角度 6 0 8 3 步距设为刀具直径的 80 经验值 7 1 2 3 刀具 中心 在内腔中长半轴 X 方向上最大移动距 离 8 2 2 3 刀具 中心 在内腔中短半轴 Y 方向上最大移动距 离 WHILE 5GT 26 DO1 如果 Z 坐标 底部 Z 坐标值 26 循环 1 继 续 Z 5 1 G00 下降至当前加工平面 Z 25 以上 1 处 G01Z 5 17 F40 Z 向 G01 当前加工深度 Z 5 处下降 17 9 FI 8 6 短半轴 Y 方向上最大移动距离除以步距并上取 整 10 FI 9 2 9 是奇数是偶数都上取整 重值 10 为初始 值 WHILE 10GE0 DO3 如 10 0 即还没走到最外一圈 循环 3 继 续 11 7 2 10 6 每圈需移动的 长半轴 目标值 绝对 值 12 8 2 10 6 每圈需移动的 短半轴 目标值 绝对 值 18 90 重置角度 18 为初始值 90 WHILE 18LE135 DO3 如 18 135 即未走完半圈 循环 3 继 续 24 13 11 COS 18 椭圆上一点的 X 坐标 值 14 12SIN 18 椭圆上一点的 Y 坐标值 G01X 13Y 14F100 以直线 G01 逼近走出椭圆 18 18 19 角度 18 每次以 19 递增 END3 循环 3 结束 完成半圈椭圆 此时 18 135 10 10 1 10 依次递减至 0 END3 循环 3 结束 最外半圈走完 此时 10 0 G00Z30 G00 提到至安全高度 X0Y0 G00 快速回到 G54 原点 准备下一层加 工 5 5 17 Z 坐标每次递减 17 层间距 q END1 循环 1 结束 此时 25 26 G69 取消坐标系旋转 G52X0Y0 取消局部坐标系 恢复 G54 原点 切 记 M99 宏程序结束返回 宏程序宏程序 O1002 O1002 G52X 24Y 25 在椭圆圆心 X Y 处建立局部坐标 系 G00X0Y0 定位至椭圆圆心处 25 G65X0Y0R 4 局部坐标系原点为中心进行坐标系旋转角度 6 0 8 3 步距设为刀具直径的 80 经验值 7 1 2 3 刀具 中心 在内腔中长半轴 X 方向上最大移动距 离 8 2 2 3 刀具 中心 在内腔中短半轴 Y 方向上最大移动距 离 WHILE 5GT 26 DO1 如果 Z 坐标 底部 Z 坐标值 26 循环 1 继 续 Z 5 1 G00 下降至当前加工平面 Z 25 以上 1 处 G01Z 5 17 F40 Z 向 G01 当前加工深度 Z 5 处下降 17 9 FI 8 6 短半轴 Y 方向上最大移动距离除以步距并上取 整 10 FI 9 2 9 是奇数是偶数都上取整 重值 10 为初始 值 WHILE 10GE0 DO3 如 10 0 即还没走到最外一圈 循环 3 继 续 11 7 2 10 6 每圈需移动的 长半轴 目标值 绝对 值 12 8 2 10 6 每圈需移动的 短半轴 目标值 绝对 值 18 135 重置角度 18 为初始值 135 WHILE 18LE 90 DO3 如 18 90 即未走完半圈 循环 3 继 续 13 11 COS 18 椭圆上一点的 X 坐标 值 14 12SIN 18 椭圆上一点的 Y 坐标值 G01X 13Y 14F100 以直线 G01 逼近走出椭圆 26 18 18 19 角度 18 每次以 19 递增 END3 循环 3 结束 完成半圈椭圆 此时 18 135 10 10 1 10 依次递减至 0 END3 循环 3 结束 最外半圈走完 此时 10 0 G00Z30 G00 提到至安全高度 X0Y0 G00 快速回到 G54 原点 准备下一层加 工 5 5 17 Z 坐标每次递减 17 层间距 q END1 循环 1 结束 此时 25 26 G69 取消坐标系旋转 G52X0Y0 取消局部坐标系 恢复 G54 原点 切 记 M99 宏程序结束返回 子程序子程序 O1003 01003 G03X 20Y 15R15F100 N35 G02X 10Y 25R10 N36 G03X10Y 25R10 N37 G02X20Y 15R10 N38 G03X20Y15R15 N39 G02X10Y25R10 N40 G03X 10Y25R10 N41 G02X 20Y15R10 M99 子程序调用结束返回 4 3 实体造型与自动编程实体造型与自动编程 27 4 3 1 CAXA 制造工程师简介制造工程师简介 CAXA 是我国制造业信息化 CAD CAM PLM 领域自主知识产权软件的优秀 代表和知名品牌 其产品覆盖了制造业信息化设计 工艺 制造和管理四大领 域 是我国 CAD CAM PLM 业界的领导者和主要供应商 CAXA 制造工程师 2004 是一款面向 2 5 轴数控铣床与加工中心机床 具 有卓越工艺性能的铣削 钻削数控加工编程软件 具有精 稳 易 快四大显著 特点 精 精品风范 顶尖利器 稳 稳定可靠 百炼成金 易 工艺卓越 易学易用 快 事半功倍 高效快捷 该软件在许多方面很有特色 其功能与 工艺性等方面完全可以与国际一流的 CAM 软件相媲美 4 3 2 CAXA 实体造型实体造型 CAXA 制造工程师的零件造型功能有线架造型 曲面造型 实体造型 磨 具功能 本次毕业设计用到二维图形构建功能和图形的修整及三维实体造型功 能 1 草图的绘制 进入软件界面后 首先根据零件的加工特点 选择合适 的视图平面建立草图 此零件绘制过程中运用到了直线 矩形 圆 椭圆等线 架造型功能 通过应用软件提供的几何变换功能 如平移 旋转 平面镜像等 功能完成了实体造型前的草图绘制 2 三维实体造型 在形成零件 2 的过程中 主要运用特征生成栏中的拉 伸切除功能 根据零件图纸所示尺寸及零件特点 选择拉伸方向及拉深深度 最终完成结果如图 4 所示 28 图 4 零件实体造型及软件界面 4 3 3 CAXA 自动编程自动编程 在运用软件生成加工代码之前 首先需要根据工艺要求输入计算机加工参 数 生成加工轨迹并应用加工仿真程序来验证加工轨迹的正确与否 1 刀具路径的选择 由分析可知上图只需外形铣削 挖槽 钻孔及面铣削这些都是二维刀具路 径的功能 固刀具路径选择 2 轴加工轨迹 2 公共参数选择 1 刀具参数 1 为端铣刀 直径为 8 有半径补偿 有长度补偿 2 为端铣刀 直径为 10 有半径补偿 有长度补偿 3 为面铣刀 直径为 25 无半径补偿 有长度补偿 4 为中心钻 直径为 10 5 为扩孔钻 直径为 11 6 为饺刀 直径为 12 2 切削加工参数 进给率 Z 轴进给率 主轴转速 提刀速率 安全高度 1 200 100 1200 500 50 2 200 100 1200 500 50 3 200 100 1200 500 50 4 100 200 800 500 50 29 5 100 100 1000 500 50 6 100 100 1200 500 50 3 生成加工轨迹 根据以上对零件的分析 分别设置平面区域加工参数 切削用量 进退刀 方式 下刀方式以及刀具参数 4 刀具轨迹仿真 CAXA 制造工程师以三维立体图形显示出被加工后零件的形状 这样提供 实体切削验证的功能 用户可以在程序传输到机床前直观地看到加工结果 从 而及时发现问题 当用户在完成刀具路径编辑及各项参数的设定后 在主菜单区依次单击 应用 弹出操作管理窗口 在操作管理窗口单击 轨迹仿真 就能以三维 立体模式显示加工结果 在特征树栏中分别选择自动计算 刀具不透明 实时仿真 XOZ 平面 型腔不透明 轨迹仿真如图 5 所示 5 生成 G 代码 根据机床操作系统设置机床后置参数 选择刀具轨迹生成 G 代码程序 由于程序比较庞大 故在本文中不再赘述 图 5 刀具轨迹仿真 30 4 4 总结总结 通过以上对同一零件分别使用宏程序手工编程和自动编程 对宏程序的特 点有了进一步的认识 显而易见的是应用宏程序编制的程序非常简明直观 容 量较自动编程生成的程序节省许多 其次 从两种不同方法编制的程序中可以 看出 宏程序对 FANUC 系统中的各种指令应用更为充分 使用椭圆的参数方 程进行编程 程序中没有出现过多复杂的数值 可读性非常强 宏程序中使用 变量 也为操作者加工系列零件提供了方便 但在编制宏程序时由于零件图纸 提供的尺寸有限 需要计算大量的点坐标 较自动编程容易出错且工作量较大 对编程者的数学要求也比较高 综上所述 两种编程方法个有自己的优势 在 实际中若能推广宏程序的应用 对提高生产效率 提高编程人员素质有着重要 的意义 5 结束语结束语 毕业设计是我们大学之中最后一个阶段也是最重要的一个总结性设计 通 过毕业设计 我们可以将在大学中所学的知识作一个整体性的梳理 把学到的 理论知识融会贯通 熟练应用 并结合实习经验 使理论和实际有一个完美的 结合 为我们将来踏上工作岗位能够进一步运用综合能力以及解决实际问题作 了很好的铺垫 毕业设计过程中 在杜老师的悉心指导下 我们从数控机床的认识 加工 工艺的指定 刀具的选择 数控系统的编程 数控加工的仿真操作 工件的实 体造型 毕业论文的书写整理等几个阶段依次进行了认真的解决 圆满的完成 了毕业论文的要求 与此同时 我也认识到自身的许多不足 基础理论知识有些不是很扎实 还缺乏相用的工作经验 不能够很好的综合运用 因此 我通过毕业设计 懂 得以后如何去做 以使自身能够得到很好的完善 31 致谢致谢 本文作为一名本科生的毕业设计 由于经验的匮乏 难免有许多考虑不周 全的地方 如果没有老师的督促指导 以及一起工作的同学们的支持 想要完 成这个设计是难以想象的 本文是在杜老师的悉心指导下完成的 承蒙杜老师的亲切关怀和精心指导 虽然有繁忙的工作 但仍抽出时间给予我学术上的指导和帮助 使我从中受益 非浅 杜老师对学生认真负责的态度 严谨的科学研究方法 敏锐的学术洞察 力 勤勉的工作作风以及勇于创新 勇于开拓的精神是我永远学习的榜样 在 此 谨向杜老师致以深深的敬意和由衷的感谢 其次 还要感谢大学五年来所有指导过 教育过我的老师们 正是你们不倦 的教诲 使我打下了扎实的专业基础 同时还要感谢所有的同学们 正是因为有 了你们的支持和鼓励 此次毕业设计才会顺利完成 最后感谢河南科技学院机电系五年来对我的大力栽培 在这里 我用一句话来表明我的心情 感谢你们 32 参考文献参考文献 1 杜家熙 数控机