宏程序论文.doc

1 宏程序的意义1.1 选择此课题的意义数控专业的发展在当今职业技术学校教育中的重要性不言而喻，要适应新形势，培养不同层次的数控人才，无论是数控技能鉴定等级考试或是我国每两年举行一次的数控技能大赛，或在企业的实际工作中手工编程依然存在，尤其对宏程序的运用有明确的要求。在能应用手工编程的地方尽量不使用自动编程，由于编写宏程序的过程是一个直接地体现编程者工艺指导思想，衡量编程的工艺制定水平，任何时候手工编程都是必须掌握的，特别是宏程序。1.2 宏程序数控指令一般来讲其实是指ISO代码指令编程，在一般的程序中，程序功能字为常量即每个代码的功能是固定的，只能描述固定的形状缺乏灵活性和适用性。若能用改变参数的方法使同一程序能加工形状属性相同但尺寸参数不同的零件，加工就会非常方便，也提高了可靠性，加工不规则形状零件时，机床可能要作非圆曲线运动，一般手工编程达不到要求。在进行自动测量时机床要对测量数据进行处理，这些数据属于变量，一般程序是不能处理的，针对这些情况数控机床提供了另外一种编程方式，宏编程，即系统提供了用户宏程序功能使用户对数控系统进行一定的功能扩展，所谓用户宏程序其实质与子程序相似，它也是把一组实现某种功能的指令，以子程序的形式事先储存在系统存储器中，通过宏程序调用指令执行这一功能的。普通程序只能使用常量编程，常量间不能运算，程序只能顺序执行，不能跳转，而宏程序可以使用变量，给变量赋值，变量间可以运算，程序运行可以跳转，使程序具有特殊功能，从而可以使用宏程序执行一些有规律变化的动作。宏程序的算术与逻辑运算有：算术运算：（1） 加法运算#i=#j+#k 和#i=#j-#k 差 #i=#j OR #k 或#i=#j XOR #K 异或（2） 乘法运算#i=#j*#k 乘#i#j/#k 商#i=#j AND #k 与（3） 函数#i=SIN#j 正弦#i=COS#j 余弦#i=TAN#j 正切#i=ATAN#j/#k 反正切#i=SQRT#j 平方根#i=ABS#j 绝对值#i=BIN#j 十一二进制转换#i=BCD#j 二一十进制转换#i=ROUND#j 四舍五入整圆#i=FIX#j 舍去小数部分#i=FUP#j 小数部分进位到整数逻辑运算：等于： EQ 不等于： NE 大于： GT 小于： LT 大于等于： GE 小于等于： LE宏程序控制指令有：1) 分支语句（GOTO）其格式为： IF条件表达式GOTOn2）循环指令WHILE条件式Dom（m1、2、3，）ENDm；当条件式满足时就循环执行WHILE与ENDm之间的程序段，若条件不满足就执行ENDm；的下一个程序段。1.3 宏程序编程特点尽管使用各种CAD/CAM软件来编程已成为数控加工潮流，但手工编程毕竟还是基础，各种疑难杂症的解决往往还要手工编程，手工编程可以使用变量编程。其特点是将有规律的形状或尺寸用最短的程序表示出来，具有极好的易读性和易修改性，编写出的程序非常简介，逻辑严密，通用性强，而机床执行此类程序时比CAD/CAM软件生成的程序更快捷，反应更迅速。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软件编程工作量大程序庞大，加工参数不易修改等缺点而宏程序则注重把机床功能参数与编程语言结合，灵活的参数设置也使机床具有最佳的工作性能，给于操作者极大的自由空间。从模块化加工角度看，宏程序最具有模块化的思想和物质条件，编程人员只需把零件信息、加工参数等输入到相应的模块的调用语句中，使编程人员从烦琐的大量重复性的编程工作中解脱出来。另外宏程序基本包含了所有的加工信息而且简明、直观、通过简单地存储和调用，就可以很方便地重现当时的加工状态，给周期性的生产来人极大的便利。宏程序编程可以减少数学运算过程的计算误差和提高处理能力，理想的逼近加工的曲面、曲线，提高加工精度.随着技术的发展，自动编程逐渐取代手工编程，但宏程序简捷的特点使之依然具有使用价值，我个人认为，宏程序的运用应该是手工编程应用中最大的亮点和最后的堡垒。如图1-1，该零件为一支撑件在该制件上须加工多个倒棱锥形减重坑（侧壁须有25度的斜度），而且规格不同，若以子程序完成加工须针对每一个规格编制一个子程序，工作量和难度都较大，而以自动编程完成零件的加工又由于基础尺寸太大，因而程序量很大。图1-1而我们使用宏程序，就可以使程序的容量很小，又能简便的加工出各个凹槽。1.4 研究宏程序的意义正因为宏程序有以上应用技术特点因此在实际生产中具有现实意义1、减少编程时间，使机床具有最佳的工作性能，最大极限地提高效率以降低成本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极限地提高效率以降低成本，一个零件哪怕仅仅节约1秒，成百个同样零件合起来节约的时间就非常可观了。2、优化加工工艺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，这就要操作者能够非常方便地调整程序中的各项加工参数，只要其中任何一项发生，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，过程耗时费力烦琐，宏程序在这方面就有强大的优越性，操作者无需触动程序本身，只需对各加工参数所对应的自变量赋值做出个别调整就可以将程序调整到最优化的状态，这就体现了宏程序的一个突出的优点。3、用途广，可以进行有规律的数学运算机械零件的形状主要是由凸台、凹槽、圆孔、斜平面、回转面组成，很少包含不规则的复杂曲面，构成的几何因素由点、直线、圆弧、和各种二次圆锥（椭圆，抛物线、双曲线）以及一些渐开线，所有这些都基于三角函数、解析几何，而数学上都可以用三角函数表达式及参数方程加以表达，因此宏程序可以发挥其最大的作用。4、解决生产中的一些复杂加工编程问题机械零件还有一些特殊的应用，即使采用CAD/CAM软件也不一定能轻而易举地解决，如变螺距螺纹的加工和钻深可变深孔钻加工等，而宏程序就可以发挥它的优势。5、改变编程者工艺指导思想，提高编程的工艺制定水平另外无论是数控技能鉴定等级考试或是我国每两年举行一次的数控技能大赛，都不允许使用CAD/CAM软件编程，而只能用手工编程，而在企业的实际工作中手工编程依然存在，尤其对宏程序的运用有明确的要求。在数控加工技术中手工编程是基础，能应用手工编程的地方尽量不使用自动编程，特别是宏程序具有灵活性、通用性和智能性等特点，由于编写宏程序的过程是一个直接地体现编程者工艺指导思想，衡量编程的工艺制定水平指导思想，衡量编程的工艺制定水平，任何时候手工编程都是必须掌握的。对加工一些具有特别规律的外形、曲面如：椭圆、椭圆锥台、凹凸球面、孔口倒角、孔口倒圆弧角、四边倒角、倒圆角等等都可以使用用户红程序进行编程加工，大大减少了编程工作量，特别是我国这几年为提高数控紧缺的技术人才每两年举行一次的数控大赛，不许使用自动编程，如果不会使用宏程序编程，用普通编程的方法是无法进行加工比赛的，因此我们更有必要学习好数控技术中的宏程序编程技术。 2 用户宏程序在数控铣削中的运用2.1 数控铣削加工宏程序与CAD/CAM软件生成程序的加工性能对比宏程序天生短小精悍，即使最廉价的数控系统，器内部程序存储空间在小10KB左右，完全容纳的下任何“庞大”的宏程序，因此根本无需考虑机床与外部电脑的传输速度对加工速度的影响。另外，为了对复杂加工运动进行描述，宏程序必然会最大限度地使用数控系统内部的各种指令代码，例如直线插补G01指令圆弧插补G02/G03指令等，因此机床在执行宏程序时，数控系统的计算机可以直接进行插补运算，运算速度极快，伺服电机响应块，机床反应迅速，加工效率极高。而对于CAD/CAM软件生成的程序，情况则要复杂的多。首先CAD/CAM软件生成的程序都比较大，非常容易突破数控机床数控系统内部程序的存储空间的限制，因此一般来说，除了相对简单的孔系加工、二维轮廓或口袋加工以外，其余绝大部分程序都不得不以DNC方式在线加工，显然机床与电脑之间的传输速度成为了影响加工速度的第一个“瓶颈”因素。其次在用户层面上说，使用CAD/CAM软件来生成刀具路径及程序是非常容易的事，但是CAM软件也存在一定的弊端。在CAD/CAM软件中无论构造规则和不规则的曲面都有一个数学运算的过程，也必然存在计算的误差和处理，而对其生成三维加工道路时，软件是根据你选择的加工方式，设定的加工参数，并结合所设定的加工误差，使刀具与加工表面的接触点逐点移动完成加工，从本质上看，其实就是在允许的误差范围内沿每条刀具路径用直线去逼近曲面的过程。这种方法在加工任意曲面时是可以的，但是在加工规则曲面如球面时，工艺上就会出现了一些问题CAD/CAM生成的程序并不是G02/G03指令，而是G01逐点点逼近形成的“圆”。如图2-1-1、2-1-2所示用UG生成的两种铣圆球的路径。 图2-1-1 半球曲面构造及 图2-1-2 半球曲面构造及 其UV流线1 其UV流线2现在的用CAD/CAM生成的程序都要经过后处理材能真正的运用刀机床上去生产。例如Mastercam软件后处理的环节中，允许使用者设定最小半径值和最大半径值来生成G02/G03指令，其实就是用G02/G03来逼近若干段直线段，以达到减少程序字节，提高机床实际运行的目的。其实后处理并没有改变、改良或优化刀具路径本身，只是增加了一个“二次逼近”的计算过程，必然会导致额外的误差累计，不能从根本上解决问题。2.2 数控铣削加工中宏程序的编程技巧与方法2.2.1 根据不同类型的零件进行工方法的选择1. 规则公式曲面的程序设计与加工方法在对斜面、球面和椭圆面等规则公式曲面进行程序编制时，一般由曲面的规则公式或参数方程，选择其中一个变量作为自变量，另一个变量作为这个自变量的函数，并将公式或方程转化称这个自变量的函数表达式；在用数控系统中的变量来表示这个函数表达式，最后根据这个曲面的起始点和移动步距，采用等间距直线逼近法和圆弧逼近法来进行程序设计。而曲面加工时，多在三桌表控制的二轴半或三轴联动的数控机床上用“行切法”进行加工。当曲面边界敞开的凸形曲面时，刀具可以采用小直径的立铣刀或球头铣刀；当曲面为边界封闭的凹槽时，刀具只宜选用球头铣刀，如图2-2所示。所谓“行切法”是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离时按零件加工精度的要求确定。在三坐标数控铣床上进行加工时只有两个坐标联动，另一个坐标按一定行距周期性进给。这种方法常用于不台复杂的空间曲面的加工。另外用三坐标数控铣床进行二轴半近似加工时，铣削刀具常选择球头铣刀和鼓形铣刀，艺直线或圆弧插补形式分层铣削，由于此方法所留迭刀痕比较大，因此编程时尽量取较小的行距和层距，或加工完毕后用钳修方法清除所留迭刀痕。图2-22.不规则曲面的程序设计与加工方法在对不规则曲面进行程序编制时，一般先对曲面分层进行相似拟合，随后对相似拟合的曲线套用规则公式，在按照规则公式曲面编程和加工的方法分段进行；如果不能用规则公式来表示，则求出曲线上相邻点的坐标绘制出曲线列表，采用列表式方法编程。同样对不规则曲面进行加工时，通常采用“行切法”或“环切法”等多种方法进行二轴半、三轴联动加工。3.曲面加工的刀具选择和走刀路线铣削曲面类零件时，通常采用球头铣刀用“行切法”的铣削方式进行加工。因为使用其他形状的刀具加工曲面时，容易产生干涉而铣伤邻近表面。2.2.2 合理选择图形的数学处理方法对零件图形进行数学处理时编程前的主要工作之一，不段对手工编程来说是必不可少的工作步骤，而且即便采用计算机进行自动编程，也经常需要对共建的轮廓图形进行数学预处理，采能对由关几何元素进行定义。非圆曲线处理包括除圆以外的各种可以用方程描述的圆锥二次曲线如抛物线、椭圆、双曲线、阿基米德螺旋线、对数螺旋线及各种参数方程、极坐标方程所描述的平面曲线与列表曲线等。数控机床在加工上述各种曲线平面轮廓时，一般不能直接进行编程，而必须经过数学处理以后，采用相互连接的直线程序，同时在加工程序中使用逻辑判断语句进行编程。下面介绍常用的直线逼近和圆弧逼近的数值计算方法。1.直线逼近法。一般来说，由于直线逼近法的插补节点均在曲线轮廓上，容易计算，编程也简便一些，所以常用直线逼近法来逼近非圆曲线。其缺点是插补误差较大，但只要处理的得当还是可以满足加工需要的，关键在于插补长度及插补误差控制。由于各种曲线上各点的曲率不同，如果要使各插补段长度均相等，则各段插补误差大小不同。反之，如果要使隔断插补误差相同，则各插补段长度不等。下面介绍常用的手工编程拟合计算方法。(1)等间距直线逼近法。等间距直线逼近法时在一坐标轴方向，将拟合轮廓的总增量进行等分后，对其设定节点所进行的坐标值计算方法，如图2-3所示。图2-3采用这种方法进行手动编程时，容易控制其非圆曲线或立体型面的节点，因此宏程序编程普遍采用这种方法。但由于直线逼近曲线时，共建轮廓是由许多折线构成的近似线段，连接点处不光滑，而且直线的曲率半径无穷大，与原有的曲线的曲率半径相差很大。使用圆弧逼近可以避免这些缺点。(2).等插补直线逼近法 等插补直线逼近法即是所有逼近线段的长度都相等。(3).等插补误差法 该方法是使各插补段的误差相等，而插补长度不等，可大大减少插补段数，这一点比等插补段法优越。它可以用最少的插补段数目完成对曲线的插补工作，故对大型复杂零件的曲线轮廓处理意义较大。上述三种方法除用于直线插补加工由数学方程表达式的非圆曲线外，也常用于圆弧插补加工此类非圆曲线轮廓时事先在曲线上获取型值点，目的是防止取点的盲目性及控制插补误差。2.圆弧逼近法用圆弧逼近曲线由曲率圆法、三点圆法和相切圆法等方法。三点圆法是通过已知三个节点求圆，并作为一个圆程序段。相切圆法是通过已知四节点分别做出两个相切的圆，编出两个圆程序段。这种方法都因先用直线逼近法求出节点，再求出各圆，编出两个圆弧的程序段。 图2-4在实际应用中，往往希望以最少的圆弧段来逼近曲线，因此在使用三点作圆法时不一定非用邻近的三点，也可以用相间隔的三点来作。如图3-10所示。先用P1(X1,Y1)、P5(X5,Y5)、P9(X9,Y9)作一圆，再将其他中间各点的X坐标（或Y坐标）代入该圆方程，计算出相应各点的y坐标（或x坐标），与原节点坐标值比较，若差值小于d允，则可认为逼近成功，否则要重新选点在做比较。为了防止选点的盲目性，提高工作效率，可以先求各节点的曲率半径。因为对一个圆来说，其圆上各点的曲率半径相等，所以只有当某线段上各节点处的曲率半径相近时，才有可能近似的达到共圆。此外，在圆弧逼近时，也要尽量的使相邻各圆弧段之间相切。2.2.3 非圆曲线轮廓零件编程实例非圆曲线轮廓零件的种类很多，但不管是哪一种类型的非圆曲线零件，百年城时所做的数学处理是相同的。一时选择插补方式，即首先应决定是采用直线逼近非圆曲线，还是采用圆弧段逼近非圆曲线；二是插补节点的坐标计算。采用直线段逼近轮廓曲线，一般数学处理较简单，但计算的坐标数据较多。编程举例：试用宏程序编制如图2-5所示的一个周期的正弦线轮廓零件程序。图2-5分析：根据图所示的轮廓，我们选择直线逼近法中的等插补段法进行宏程序编制。等插补段法是使一个坐标的增量相等，然后求出曲线上相应的节点，将相邻节点连成直线，用这些直线段组成的折线代替原来的轮廓曲线。其特点是计算简单，坐标增量的选取可大可小，选的越小则加工精度越高，同时节点会增多。用变量#1表示图2-5中轴上从0-2各点弧度值，并将他们等分成100段，用X=100*#1/2,Y=25*SIN(#1)表示正弦线轮廓上的坐标值。（1）宏程序O1000;#8=2*PI/100;#1=0;WHILE#1 GE 2*PIDO1;#2=100*#1/2*PI;#3=25*SIN#1;G01 X#2 Y#3 F200;#1=#1+#8;END1;M99;2.3 数控铣削加工中倒角锥台类零件的编程方法2.3.1 R角圆弧过渡零件的宏程序编程R角圆弧的编程方法通常有两种方法，一是以角度为变量进行编程；二是以半径为变量进行编程。下面用一个简单的例子阐述这两种编程方法。如图2-6所示的圆柱倒角方法一：以角度为变量。设#1为角度变量步长为5初始角度为0终止角度为90圆角半径+刀具半径=20O0001；G17G54G00X35Y0; 图2-6 M03S1000; G01Z-10F500;#1=0;N10#2=10*COS#1;#3=15+#2; X坐标值 #4=10*SIN#1; Z坐标值 G01Z-10-#4; G01X#3Y0F500;G02I-#3;G01X35Y0;#1=#1+5;IF#1LE90GOTO10;G01Z50;M05;M30;方法二：设#100为半径变量步长为0.5初始值为10终止值为044O0002;G17G54G00X35Y0;M03S1000; G01Z-10F500;#100=10；N10#101=SQRT10*10-#100*#100;#102=15+#100;G01Z-10-#101;G01X#102Y0F500;G02I-#102;G01X35Y0;#100=#100+5;IF#100GE0GOTO10;G01Z50;M05;M30;这两种编程方式，运用在简单形状的倒圆角零件中很方便，但是在一些复杂零件的倒圆角零件中就会显的麻烦，如图2-7所示的零件进行到圆角 图2-7加工如上图轮廓并倒周边R10圆角。 假设基本轮廓外形以加工完毕，只研究如何加工R10圆角分析图形，该零件图的外形轮廓比较复杂，有斜边，圆角等，如果单纯的用宏程序编程，容易把坐标算错，这时我们可以引用G10指令，用G10来设置刀具半径补偿，使程序更加简单。G10指令格式：G10 L_ P_ R_;L-补偿的类型；11-H代码几何补偿；12-D代码的几何补偿； 13-H代码的磨损补偿；14-D代码的磨损补偿；P-刀具补偿号。R-绝对值指令（G90）方式时的刀具补偿值。增量值指令（G91）方式时的刀具补偿值为该值与指定的刀具补偿号的值相加。程序段：O0001;G17G40G49G54;G00X0Y0;M03S1000;Z3;#1=5; 刀具半径#2=10; R角半径#3=0; 角度变量起始值#4=#1+#2；#5=#4*SIN#3-#4;#6=#4*COS#3-#4;G10L12P1R#6; 设置刀具半径补偿G41X50Y-5D01;G1Z#5 F1000；Y-50 R20；X-50 C20；Y30；G3 X-30 Y50 R20；G1 X50 R20；Y20；X0；G03 Y-20 R20；G1 X60；G0 Z2；G40 X55 Y0；#3=#3+1；IF#3LE90GOTO10;GOOZ10;M05;M30;使用这种方法，在运算坐标位置时不会出错。2.3.2 锥台类零件宏程序编程锥台类零件编程的方法其实和R角过度圆弧的编程方法相相似，一是以角度为变量，一是以半径为变量，另外我们还可以以锥台的高度为变量，进行宏程序的编程。下面举一个例子来说明用锥台高度编程的方法。如图2-8图2-8如左图所示的圆锥台零件：分析该图可知，该锥台零件高15mm，锥顶直径为10，锥底直径为 16，锥角为79。我们以锥台高度15为变量，来编制程序。选用直径为10mm的平刀来铣削。O0001;G17G40G49G54G00X0Y0;M03S1000;Z10;G00X20Y0;Z-20;#1=15;N10#2=5;#3=#1/TAN79;#4=5+#3+#2;G01Z-#1;X#4;G02I-#4;#1=#1-0.5;IF#1GE0GOTO10;G00Z10;M05;M30;2.3.3 倒斜角的宏程序编程方法一些小的斜角在数控铣床中加工时，其实不用宏程序也是可以的，用钻头就可以进行倒角，但是在一些大的倒角，或倒角角度不是规则，那就需要使用宏程序来进行编程加工。下面举一个例子来说明倒斜角的宏程序编程方法。如图2-9所示图2-9分析图形知道：矩形的尺寸为20mmx25mmx10mm；倒角尺寸5x45。以斜角的高度为变量，选用10mm的平刀来铣削。O0001；G17G40G49G54G00X0Y0;M03S1000;G00Z10;X25Y15;Z-8;#1=5；变量#2=5；刀具半径#3=#1*TAN45;#4=12.5-#3+#2；X坐标G01Z-#1;X#4;Y-15;G00Y15;#1=#1-0.1;IF#1GE0GOTO10;GOOZ10;M05;M30; 图a 图b 这种编程方法的走刀路线是沿着Y轴方向的如图a所示。我们还可以选择走刀路线如图b所示的的斜角方向。在这边就不做编程。以上三类图形的宏程序编制方法是有很大相似的，只要掌握其中一种，就能够快速明白其他两种的编程思路。2.4 数控铣削加工中非圆锥曲线类零件宏程序编程方法2.4.1 椭圆宏程序编程方法 椭圆是数控加工常遇到的曲面之一,也是现有数控系统中须用宏程序来进行加工的曲面。编制椭圆的方法也就是利用椭圆的方程，运用变量之间的关系，形成刀具加工的路径。下面通过一个简单的例子来说明椭圆的宏程序编程方法。如图2-10所示。 图2-10 椭圆的方程是X2/352+Y2/202=1。编制这个椭圆的方法有两种方法一种是参数法，一种是椭圆方程法。首先我们先用参数法编制。椭圆的参数方程为：X=35*COS Y=20*SIN以角度为变量#1,选用直径为10mm的平铣刀。 O0001; G17G40G49G54; M03S1000; G00X0Y0Z10; G00X45Y0; Z-10;#1=0；#2=5; 刀具半径#3=35*COS#1+#2;#4=20*SIN#1+#2;N10 G01 X#3 Y#3;#1=#1+5；IF#1LE360 GOTO10;G00Z10;M05;M30;这种参数法编程只能运用在整椭圆或者知道起始角度和终止角度的图形中，所以这种参数化编程不是最优化的编程方法。方法二：方程法；以椭圆的长半轴为变量#1；#2为Y轴变量，#2=20*SQRT1-#12/352;O0001;G17G40G49G54;M03S1000;G00X0Y0Z10;#1=35;N10#2=20*SQRT1-#12/352;#3=5;#4=#1+#3；#5=#2+#3；G00X45Y0;Z-10;G01X#4Y#5;#1=#1-1;IF#1GE-35GOTO10;G00Z10;M05;M30;图2-11方程法编程可以适用任何椭圆。下面介绍一下椭圆球的编程方法。如图2-11所示的椭圆球主视图中的椭圆的长半轴为35，短半轴为20；府视图中的长半轴为35，短半轴为20。采用直径为10 的平铣刀。O0001;G99G90G80G40G49G69；G54G0X0Y0Z10； M03S600； G0X60Y0； Z5；G1Z-20F200；#1=0；/变量#1代表主视图椭圆的角度变化值，该图从0变化到90 #2=0；/变量#2代表俯视图椭圆的角度变化值，该图从0变化到360 WHILE#1 LE 90DO1； #3=30*COS#1；/计算主视图椭圆X方向的值 #4=20*SIN#1；/计算主视图椭圆Z方向的值 G1Z-20-#4；#100=5+30-#3;G10L11P1R#100;建立刀具补偿G42G1X30Y0D01；/建立刀补 WHILE#2 LE 360DO2；#5=30*COS#2；/计算俯视图椭圆X方向的值 #6=20*SIN#2；/计算俯视图椭圆Y方向的值G1X#5Y#6；#2=#2+1；END2；G40G1X60Y0； #1=#1+1； END1； G0 X100 Y100；Z100；M30；2.4.2 双曲线宏程序编程方法双曲线的编程方法和椭圆的编程方法是相似的都是利用曲线的公式，计算出曲线每个点的位置。图2-12双曲线实半轴为8mm。双曲线虚半轴为16mm，深度为10mm；先用25mm立铣刀加工80mmx60mmx10mm矩形，在用16mm的立铣刀粗、精加工双曲线曲面。在这里我们只编出双曲线的宏程序部分。O0001;G17G54G40G49G00X0Y0Z10;M03S1000;G01 Y25;X35 Y30;X25;#1=25;N10 #2=#1*#1;#3=#2/256;#4=#3+1;#5=8*SQRT#4;#6=15.159+#5;G01 X#1 Y#6;#1=#1-0.5;IF #1GE-25 GOTO10;G01 X-25 Y30;X-35;X40 Y-25;Y-25;X-25 Y-30;X-25;#11=-25;N40 #12=#11*#11;#13=#12/256;#14=#13+1;#15=8*SQRT#14;#16=-15.159-#15;G01 #11 Y#16;#11=#11+0.5;IF #11LE25 GOTO40G01 X-25 Y-30;X-35;X-40 Y-25;Y0;G00Z10;M05;M30;2.4.3 抛物线宏程序编程方法抛物线的宏程序编程方法和椭圆、双曲线的编程方法一样都是套用公式，设置变量，利用公式与变量之间的关系计算出每个点的位置。还有其他一些曲线如螺旋线的编程方法都是一样的这里就不做详细的编程。2.5 数控铣削加工中孔类零件的加工方法数控系统已经提供了十二种固定循环功能，应该说可以满足对孔加工的需要。但这些固定循环中，仍然可进行某些改进，以适应自己在零件加工中的需要，例如，某零件孔较深，每次钻深希望逐渐减小，以改善加工条件，需要对深孔钻固定循环进行改造。2.5.1 可变切深度深孔加工的宏程序编程系统中提供了两个深孔加工固定循环，一个是G83；排屑式深孔加工循环；一个是G73，断屑式深孔加工循环，又称高速深孔加工循环。这两种循环每次切深是固定的。伸孔加工，随着孔深的加深，排屑将越来越困难。如果为固定切深，开始时合适，待到孔底时不一定合适，若按孔底设定切深势必影响效率。所以用变切深，开始时切深大，随着深度的加深逐渐减小切深。切深的变化可按等差级数，即每次减小一个定值；也可以按等比级数，每次减小的比例相等。但不管用哪种，对最小切深应该有个限制，当达到此值时就不在减小，以保证实际加工的需要。断屑式有两种，一种在深孔处设置暂停，另一种是稍微退后一个距离。G73就是采用后退一个微小距离来断屑。根据需要可以编程断屑排屑相结合的钻孔方式，钻几次断屑，就上提到R点排屑。在本例题中，按后退一个微小距离断屑来编程。按绝对编程时，需记录初始平面位置，用位置信息变量记录。返回平面仍用G98（返回初始平面）和G99（返回点R平面）指令。快速趋近点用R点表示。第一次切深用Q指示。孔底用Z指示此程序只试用于Z轴为钻孔轴。切深变化按等差级数考虑，即每次减小一个定值。当达到最小切深时，便不在变化。此值按切深的比例来设置。实际使用时可修改。上提量d=0.2mm。宏程序指令：O0002；IF #26 EQ #0 GOTO 90；IF #18 EQ #0 GOTO 90；IF #17 EQ #0 GOTO 90；IF #19 EQ #0 GOTO 90；IF #20 EQ #0 GOTO 90；IF #9 NE #0 GOTO 1；#9=#4109；N1 #33=#5003；#32=0.2；#31=#4003；IF #4113 NE 3GOTO 90;G00 Z#18;G04;#3003=1;#3004=5;IF #4003 EQ 91 GOTO 2;#27=#18-#26;GOTO N2 #27=-#26;N3 #26=#27;#1=#19*#17;#2=#20*#17;#27=#27-#16;WHILE #27 GT 0 DO 1;G91 G01 Z-#16 F#9;G00 Z#32;IF #16 EQ #2 GOTO 5;#16=#16-#1;IF #16 GE #2 GOTO 5;#16=#2;N5 #27=#27-#16;G01 Z-#32;END 1;#16=#16=#27;G00 Z-#16;IF #31 EQ 90 GOTO 7;G00 Z-#26;GOTO 8;N7 G00 G90 Z#18;N8 #3004=0;#3003=0;IF #4010 EQ 99 GOTO 100;G90 Z#33;GOTO100;N90 #3000=1;N100 G#31；M99；2.6 用户宏程序的拓展加工如图所示的槽，其宽度为10mm，深度为15mm。图2-13这个图形不用宏程序也可以加工出来，下面就用普通子程序编程和用户宏程序编程进行对比：O0001;G90G54G0X10Y0;M03S1000;G01G42D01Y25F150;G0Z5;G01X0;Z0F200;M98P2;G0Z100;M05;M30;O0002;G01G91Z-3;G90G03X0Y25R25;G03X0Y25R25Z1F50;G01G40Y0;M99;用用户宏程序编制O0003;G90G54G0X10Y0;M03S1000;#1=0;/槽深G01G42D01Y25F150;G0Z5;G01X0;Z0F200;WHILE#1GT-15DO1;#1=#1-1;G03X0Y25R25Z#1F800;END1;G03X0Y25R25;G03X0Y25R25Z1F50;G01G40Y0;G00Z10;M05;M30;同一个零件两种不同的编程方式，从程序表面看都做到了简化程序，通过加工效果我们可以明显的观察到，子程序存在着明显的接刀痕影响工件避免的光泽度，而用户宏程序则无接刀痕出现，提高了工件表面光洁度。2.7 直插式铣削深槽的宏程序编程方法如图所示的零件，如果用普通的工艺方法加工，就很难保证80的尺寸，有时候加工三四遍也不能保证但是用直插式铣削方法可以很好的解决次问题。下面就用宏程序编制直插式铣削的程序。图2-14假设此零件的粗加工已经用普通方法完成，现在精加工铣削保证80的尺寸。为了防止划伤已加工过的表面，我们采用了如图所示的YZ平面的刀具轨迹路径。图2-15 刀具轨迹采用18的加长球刀，粗加工余量为0.4mm，O0001;G0G90G54G19X100Y0;S5000M3; G1Z3F3000;G41D1Y40.025;N100Z-80;G2Y20.025R10; G1Z3;G2Y40.25R10;#1=100;#1=#1-0.05;G1X#1;IF#1GE-100GOTO100;Y-40.025;N200Z-80;G2Y-20.025R10;G1Z3; G2Y-40.25R10;#2=-100;#2=#2+0.05; G1X#2;IF#1LE100GOTO200;G40Y0;G0G49Z0M9;M05; M30;2.8 烟灰缸的宏程序编程与加工1.烟灰缸的零件示意图2. 工艺分析烟灰缸的主要结构是由多个曲面组成的四棱锥台和内外球面过度；四棱锥台四周的斜平面之间采用半径为15mm的圆弧过渡，上平面与内外四边形圆角采用从外向内的变半径圆弧过度，内型腔为100mmx100mmx35mm的凹槽，四角圆弧半径为5mm，在烟灰缸的顶面上四条边的中心各有一个12mmx12mm、底部为R6mm的通槽。（1） 数控加工工艺 首先在普通铣床上将毛坯铣削成151mmx151mmx60mm的正六面体，而后在数控铣或加工中心上分公步进行下列加工：底部150mmx150mmx16mm、四周圆角为R15mm的矩形轮廓加工；反转零件安装，预钻20mmx35mm不通孔、粗加工整个内型腔，粗加工上半部120mmx120mmx15mm、四周圆角为R15mm的矩形轮廓；精加工四棱锥台；精加工内型腔底面和型腔侧面；粗精加工上表面和内外垂直面的过度圆弧R曲面；粗精加工四条12mmx12mm、底部为R6的通槽。反转零件铣去工艺凸台，保证50mm的高度尺寸。（2） 工件的定位与夹紧 工件通过安装在机床工作台面上的平口钳固定在平口钳上。零件中心为工件坐标系X，Y的原点，上表面为工件坐标系Z的零点。（3） 刀具选择 根据工件的加工工艺，外轮廓和型腔粗加工均选用20mm波刃立铣刀；凹槽精加工采用10mm平底立铣刀；四棱锥台和上半部四方轮廓表面的精加工采用直径为20mm的平底立铣刀；顶面与内外垂直面的过渡圆弧曲面采用8mm的球头铣刀；顶面四边中心的凹槽，先用10mm平底立铣刀粗加工去除余量，在用8mm的球头铣刀精加工。（4） 数控加工工序卡见表2-1表2-1 烟灰缸的数控加工工序卡片数控加工工序卡片零件名称零件图号程序号编制材料共1页烟灰缸001O0001高玉凤铝共1页共步号共步内容刀具辅具切削用量量具T码种类规格刀长Sr/minFmm/mintmm1150mmx150mmx16mm矩形轮廓T0120高速钢铣刀56015016千分尺深度尺2预钻3mm的中心孔T025中心钻15004063钻20mmx35mm不通孔T0320麻花钻3006010深度尺4粗铣矩形凹槽T0120高速钢铣刀58015010游标卡尺5粗铣上部矩形外轮廓150156粗铣四棱台斜面10003500.57精铣上部矩形外轮廓T0420高速钢四齿立铣刀65010015内外径千分尺，深度尺8精铣四棱台斜面10003000.19精铣矩形凹槽T058的立铣刀960803510粗铣顶部圆弧曲面T06R4球头铣刀10003500.5R规11精铣顶部圆弧曲面12001000.212粗铣4x12mmx12mm通槽T078立铣刀800806游标卡尺R规13精铣4x12mmx12mm通槽T08R5球头铣刀850850.214铣去反面工艺凸台T0980mm面铣刀8002002深度尺2. 程序编制（1）150mmx150mmx16mm矩形轮廓加工O0001；T01 M06；G17 G90 G21 G94 G54；G43 G00 H01 Z50 F800 M07；G00 X100 Y0 M03 S560；G01 Z-16 F1000；G42 X95 Y-20 F560 D01；G02 X75 Y0 R20 F150；G01 Y75 Y0 R20 F150；G01 Y75 R15；X-75 R15；Y-75 R15；Y0;G02 X95 Y20 R20；G40 G01 X100 Y0 M09；G00 Z100 M05；G49；M30；（2）3mm中心定位孔加工O0002；T02 M06；G17 G90 G21 G94 G54;G43 G00 G01 H02 Z50 F800 M07;G00 X-90 Y0 M03 S1500;G98 G81 X0 Y0 Z-6 R3 F60;G80;G00 Z200 M09;X-100 Y0 M05;G49;M30;(3) 20mmx35mm预钻不通孔加工O0003；T03 M06；G17 G90 G21 G94 G54；G43 G00 G01 H03 Z50 F500 M07；G00 X-90 Y0 S300 M03；G98 G73 X0 Y0 Z-35 R3 Q-10 K5 F60；G00 Z200 M09；X-100 Y0 M05；G49；M30;（4）粗铣100mmx100mmx35mm矩形凹槽O0004;#20=100;#2=5;#4=0.75;#3=10;#10=0.5;#28=-5;#30=2*#4*#3;#31=#30;#32=#20/2-#3-#10;T01 M06;G17 G90 G21 G94 G54;G43 G00 H01 Z10 M07;G00 X0 Y0;S580 M03;G01 Z0.5 F1000;WHILE#28GE-34.5 DO1;G01 Z#28 F600;WHILE#31LE#32 DO2;G01 X#31 F150;Y#31;X-#31;Y-#31;X#31 F150;Y0;#31=#31+#30;END2;G01 X#32;Y#32；X-#32;Y-#32；X#32;Y0;X0;#28=#28-32；END1；G00 Z100 M09；X-90 Y0 M05；G49；M30；说明：通过改变#2（Z轴均值递减初始值）的值来进行分层铣削（5） 粗、精加工120mmx120mmx15mm矩形外轮廓O0005；T01 M06；G17 G90 G21 G94 G54;G43 G00 H01 Z50 M07;G00 X-90 Y0 S580 M03;G01 Z5 F1000;Z-15 F380;G42 X-80 Y20 F350 D06;G02 X-60 Y0 R20 F150;G01 Y-60 Y0 R20 F150;G01 Y-60 R15;X60 R15;Y60 R15;X-60 R15;Y0;G02 X-80 Y-20 R20;G40 G01 X-90 Y0 F450;G00 G90 Z100 M09;G49 M05