薄壁钢加工加热炉自动上料毕业论文.doc

本科毕业设计（论文）题 目 加热炉自动上料 薄壁气缸加工摘要：本文系统介绍了薄壁气缸作为典型薄壁零件的数控车削加工工艺。通过探讨薄壁气缸零件在数控车床加工中存在的易变形、零件尺寸精度、位置精度及表面粗糙度不易保证等技术问题，对加工难点进行分析，给出了加工工艺路线和加工方案，通过优化、完善夹具设计和切削参数，防止了薄壁零件加工变形、保证了较好的尺寸精度和位置精度，从而有效解决薄壁气缸作为薄壁气缸零件的车削加工难题。另一方面，该零件的数控加工采用宏程序不仅简化了数控程序的编写，而且可以运用于相同零件而不同规格的零件的加工。关键词：薄壁零件 数控车床 夹具 工艺分析Thin-wall Cylinder Liner ManufacturingAbstract：The paper systematically introduces the typical parts as thin thin air cylinder of nc machining process. Through the discussion in thin-walled cylinder parts CNC lathe machining in yi deformation, parts size accuracy, precision and surface roughness easy assurance for processing technical problems, difficulties are analyzed, and the processing route and processing scheme, through the optimization, perfect fixture design and cutting parameters, prevent the machining deformation of thin-walled and guarantee good precision and accuracy, thus effectively solve the position of thin-walled cylinder cylinder parts of a thin-walled difficult machining. On the other hand, this part of the nc processing using macro programs only simplifies the nc program, and can be used in the same parts and components of different specifications.Key Words：Thin-wall Parts；the Computer Numerical Control Lather；Fixture；the Process Analysis目 录第1章 绪论11.1 数控车床的发展趋势11.2 选题的目的与意义2第2章 薄壁气缸零件分析42.1零件分析42.2主要加工难点分析4第3章 加工工艺分析与设计63.1加工工艺过程分析63.1.1加工阶段的划分63.1.2定位基面的选择63.1.2加工工艺过程63.2加工工艺方案的设计113.2.1刀具的选择113.2.2切削用量的确定113.2.2冷却与润滑12第4章 夹具设计13第5章 数控加工程序设计165.1数控程序设计流程165.2数控程序的编制165.2.1编程指令简介165.2.2子程序与宏程序185.2.3 数控机床编程21第6章 结论29参考文献30致谢31附录32第1章 绪论在机械加工行业中，薄壁气缸由于其壁薄、刚性差、在车削过程中容易产生振动和变形，形位精度要求严等特点，使得开发和生产难度大大提高。随着数控加工技术的广泛运用，数控机床精度高、稳定性好、效率高、自动化强等一系列优点在机械加工中得到了充分体现，但用数控车床加工薄壁气缸零件经常会出现零件易变形，零件尺寸及表面粗糙度不易保证等技术问题。近几年，伴随着新的刀具材料、新的表面涂层及新式刀具的出现，也衍生了新的切削加工工艺和加工方法，使此类零件在数控车床加工时的技术难题有了解决的可能。1.1 数控车床的发展趋势现代数控车床综合应用了微电子技术、计算机技术、精密检测技术、伺服驱动技术以及精密机械技术等多方面的最新成果，是典型的机电一体化产品。数字控制器功能的不断发展，加上机床自身结构、制造工艺和加工精度等方面的不断改进，使机床制造技术呈现出品种多样化、功能专门化、结构模块化等技术趋势，并逐步适应环境保护和安全方面的发展要求。技术创新在提高机床产品精度和效率的同时，也赋予其功能选择增多、性能价格比优势突出等特点，市场适应能力得以增强。随着新材料、新工艺的不断出现，机床制造技术将在目前趋势上继续取得进步。我国数控车床发展，始于20世纪70年代，通过近40年的发展，我国生产的数控车床，按中国需求的特色，形成经济型卧式数控车床(平床身卧式数控车床)、普及型数控车床(斜床身数控卧式车床和数控立式车床)和中高档数控车床(3轴控制以上)三种形式。随着科学技术不断发展，我国数控车床的发展也越来越快，数控车床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。 （1）高性能。 随着数控系统集成度的增强，数控车床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少，可以扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工；或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工，极大地提高了效率。（2）高精度。随着科学技术突飞猛进的发展，数控车床各轴运行的速度将大大加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。（3）高柔性。数控车床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(RMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。（4）模块化。数控车床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展。随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAD技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD还可以大大提高工作效率，提高设计的一次成功率，从而缩短试制周期，降低设计成本，提高市场竞争能力。通过对机床部件进行模块化设计，不仅能减少重复性劳动，而且可以快速响应市场，缩短产品开发设计周期。12另外，在新工艺和新技术不断发展与进步的推动下，机械制造工艺正向着高质量、高效率和低成本方向发展。其加工工艺技术的发展趋势有：（1）利用可多次使用的万能可调高效工艺装备和刀具缩短机床工序的辅助时间；（2）制造和使用精密装备及保证在多次调整中长期保持精度的装备；（3）扩大应用带有固定陶瓷与电脉冲磁铁的万能式和万能可调式磁力夹具、真空夹具、静电夹具及其它各种夹具；（4）推广数控机床用万能装配式工艺装备和安装在加工中心的随行夹具或工作台上的可调模块式工艺装备以及机械化成组夹具与自动可调固定式夹具。111.2 选题的目的与意义薄壁气缸是一种典型薄壁零件，由于薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，是零件的形位公差增大，不易保证零件的加工质量。因此对薄壁零件的装夹，切削加工过程中刀具的合理选用及切削量的选择，提出了严格要求。在普通车床上加工形状较复杂、有一定精度要求、且需要多把刀具进行加工的批量零件时，不仅需要频繁换刀和装夹，花费大量的人力和时间，而且加工出来的零件质量取决于加工人员的技术水平, 产品质量得不到充分的保证。而运用数控车床，结合传统的加工工艺，不但能大大缩短加工时间、提高加工精度，而且成品率高、产品质量稳定。所以，在运用数控机床加工过程中为保证被加工薄壁件的必要的精度，有同轴度要求的内外圆柱面或有垂直度要求的外圆与端面，尽可能在一次装夹中完成；需要编制其加工路线、合理的选择个阶段的加工参数并编写高质量的数控加工程序。为完全保证零件的形位公差需要设计其装夹的夹具，为此，对零件图纸、零件加工及时效处理等方面都认真地进行了分析和研究。第2章 薄壁气缸零件分析2.1零件分析薄壁气缸是一种典型薄壁筒形零件，内腔有台阶孔和倒角构成，mm外圆表面镀银50m，零件毛坯材料选用15024锻铝管材。内孔、各台阶孔表面及两端面粗糙度为Ra6.3m，外圆表面粗糙度为Ra1.6m。mm内孔与mm内孔要求同轴度公差为0.04mm，mm台阶孔与mm台阶孔间台阶面对A面的垂直度公差为0.05mm。薄壁气缸零件的形状尺寸及精度要求如图1-1所示。图1-1 薄壁气缸零件2.2主要加工难点分析由图1-1可看出， mm的内孔对mm的内孔的同轴度，mm台阶孔与mm台阶孔间台阶面对A面的垂直度，mm的外圆与mm的外圆的表面质量以及各内孔尺寸精度的加工是该薄壁气缸零件最主要的加工难点，其中mm内孔深度为250mm，其最薄处壁厚为3mm。因为该零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，表面质量、垂直度及同轴度难以保证。镗削内孔时应一次装夹中加工出来，以保证该零件mm内孔与mm内孔的同轴度在0.04mm以内，mm台阶孔与mm台阶孔间台阶面对mm内孔表面的垂直度不大于0.05mm，针对气缸零件壁薄、刚性差、易变形的特点，可设计该薄壁零件专用夹具装夹，以保证零件的尺寸精度和形位公差达到图纸技术要求。这些加工难点的存在，使得加工过程中刀具选择、加工工艺路线安排、工艺装夹方式确定等对于该零件是否合格非常关键。第3章 加工工艺分析与设计3.1加工工艺过程分析在薄壁气缸的加工中有两个主要因素影响加工精度：（1）薄壁气缸本身的刚度比较差，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形。（2）薄壁气缸毛坯为15024的锻铝管，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余应力，并引起内应力的重新组合。因此在安排工艺时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。这样，粗加工产生的误差和变形就可以通过半精加工和精加工予以修正，并逐步提高零件的精度和表面质量，最后达到零件的技术要求。通过对该零件的基本情况及加工难点的分析，划分出薄壁气缸零件的加工阶段并制定出其加工工艺过程。63.1.1加工阶段的划分薄壁气缸的加工基本上分为三个阶段：（1）粗加工阶段。主要包括粗车外圆和粗镗内孔来去掉大部分余量。（2）半精加工阶段。主要完成零件一些次要表面的加工，并达到零件表面质量和未知精度的要求。其次，采用半精车加工在精加工之前达到必要的精度和加工余量，从而为气缸外圆的精加工做准备。（3）精加工阶段。为保证薄壁气缸零件外圆表面质量达到图纸的技术要求，采用精车零件外圆最后达到所需的精度和粗糙度。3.1.2定位基面的选择薄壁气缸是一典型薄壁零件，在外力作用下很容易产生变形，薄壁气缸内孔与台阶孔表面的尺寸精度和位置精度的要求比较高，因此希望以一个统一基面定位来加工这些要求较高的表面。实际加工中我们选择外圆表面和端面C作为加工定位基面。采用外圆表面和端面C作为基面有以下优点：（1）用这种定位方法可以加工外圆表面、端面、内孔及台阶面。且在一次装夹中完成精度要求较高的表面的加工，既提高了生产效率，又能保证各表面的尺寸精度和位置精度。（2）以外圆作为定位基面一次装夹同时完成外圆和内孔的加工，可以减小薄壁气缸的壁厚差，从而保证其壁厚均匀。（3）所选定位基面与设计基准重合，可以避免因基准不重合而引起的定位误差，更好的保证精度。3.1.2加工工艺过程薄壁气缸的尺寸精度、加工形位精度的要求比较高。但薄壁气缸壁薄、刚性差，容易产生变形，这就给薄壁气缸零件机械加工带来了很多困难，必须予以充分重视。薄壁气缸需要加工的表面有：外圆、内腔台阶孔及左右端面等。各主要表面的工序安排如下：（1）外圆面：粗车、半精车、精车；（2）两端面；粗车、半精车、精车；（3）台阶孔：粗镗、半精镗、精镗；考虑薄壁气缸零件需要加工的内容不多，加工完成后就能达到待检状态，因此以一次安装加工作为一道工序。该薄壁零件的数控加工工艺过程如表3-1所示。表3-1 薄壁气缸机械加工工艺过程数控加工工艺过程综合卡片产品名称零件名称零件图号材料薄壁气缸锻铝管程序编号夹具名称使用设备车间O0001扇形软三爪卡盘数控车床数控中心序号工序名称工序内容、技术要求及工序简图备注1粗车外圆及端面C粗车端面C，且粗车外圆加工到144mm长度尺寸130mm工序一简图2粗车外圆、内孔及端面D工件调头粗车端面D，保证薄壁气缸总长度为269mm，粗车外圆到144mm长度尺寸140mm，138mm长度尺寸15mm内孔加工成台阶孔并保留2mm的双边余量，120mm台阶孔加工深度9mm，126mm台阶孔加工深度11mm工序二简图3自然时效处理按薄壁气缸时效工艺进行，时间为一个月4半精车外圆以及端面D，半精镗内孔半精车端面D,且半精车外圆面至142.2mm长度尺寸140mm，外圆136.2mm长度尺寸15.9mm两外圆以45锥面连接内孔加工到129.8mm台阶孔保留0.4的双边余量，半精镗台阶孔分别到121.8mm深度8.1mm，127.8mm加工深度尺寸10.1mm工序四简图5半精车外圆及端面C平端面C，半精车外圆表面到142.2mm加工长度尺寸保证零件总长268.1mm工序五简图6精镗各内孔，端面D倒角及外圆采用专用夹具装夹，加工到下列尺寸及技术条件：（1）精镗内孔及各台阶孔分别至mm其深度为80.2mm、mm其加工深度为mm与内孔mm，各孔表面的粗糙度Ra6.3（2）A面与台阶面的垂直度公差为0.05mm（3）A面与mm台阶孔表面的同轴度公差为0.04mm（4）平端面D保证薄壁气缸长度尺寸mm且倒角145（5）精车外圆尺寸到mm，台阶外圆至mm保证长度mm，各外圆表面粗糙度Ra1.6（6）两外圆以45锥面联接工序六简图7精车外圆及端面平端面D保证薄壁气缸长度尺寸140mm，外圆面精车至mm长度尺寸，外圆表面粗糙度Ra1.6，端面D粗糙度Ra6.3工序七简图8检验按图纸上要求的尺寸及技术要求对已加工零件进行检查3.2加工工艺方案的设计3.2.1刀具的选择数控编程时，正确选择刀具是数控加工工艺中的重要内容，其不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。选择刀具通常考虑工件材料、加工型面类型、切削用量，以及其他相关因素。刀具选择总的原则是：既要求精度高、强度大、刚性好、耐用度高，又要求尺寸稳定，安装调整方便。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具的刚性。在此原则上，综合考虑铝合金材料的加工特点以及加工中振动和切削力引起的变形，薄壁气缸零件的加工刀具均选用机夹可转位车刀，切削刀具参数选择见表3-2。表3-2刀具的参数选择刀具名称刀具半径/mm主偏角前角后角刀片材质外圆粗车刀0.490259YG6外圆半精车刀0.2752511YW1外圆精车刀0.2752511YW1粗镗刀0.490259YG8半精镗刀0.290255YW1精镗刀0.290255YW13.2.2切削用量的确定数控编程中，必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。其选择原则是保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度的提高生产率，降低成本。由于此零件为薄壁零件，加工时，刚性较差，易产生振动，刀具的切削硬度又不足以满足加工需求，为此，在刀具和夹紧力相对固定的情况下，只能通过优化切削参数进行调整，以表面粗糙度计算公式： （式3-1）（进给量，刀尖圆弧半径）为参考，切削用量选择见表3-3。表3-3切削用量的选择刀具名称转速r/min进给量/mm背吃刀量/mm外圆粗车刀6000.43外圆半精车刀12000.150.9外圆精车刀12000.150.1背镗刀（粗）6000.48背镗刀（半精）10000.150.9背镗刀（精）10000.150.13.2.2冷却与润滑用硬质合金车刀粗车铝合金时，一般可不用冷却润滑，但因切削用量较大，可用质量分数5%的乳化液。精加工时由于铝容易和氢起化学作用，使薄壁气缸零件表面产生很细的针孔，不宜采用水剂切削液。为减少摩擦和粘刀，一般采用煤油或煤油加机油的混合。5冷却液对零件冷却时切忌时有时无，以避免刀具出现冷热交变而产生破裂现象，必须连续、充分地浇注，以改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命。同时工件不受切削热的影响而使它的加工尺寸和几何精度发生变化，保证了零件的加工质量表。第4章 夹具设计(1)夹持薄壁气缸零件的软三爪时，应首先根据零件结构及切削参数计算出卡盘的夹紧力范围和切削力，再调整气压卡盘的夹紧力。9 卡爪夹紧力公式： （式5-1）式中：卡爪数；安全系数；摩擦系数；切削扭矩；零件直径。切削力公式： （式5-2）切削扭距公式： （式5-3）式中：系数； 、指数； 吃刀深度；进给量；切削速度； 材料修正系数；前角修正系数；刃倾角修正系数；主偏角修正系数；刀尖圆弧半径修正系数。经查切削手册，该零件加工时的主切削力为： 切削扭距：卡爪夹紧力：根据公式计算结果，留出一定的安全保障系数后，将卡爪夹紧力确定为600N。此外，软三爪的结构可设计成扇形结构，增加软爪夹持接触面积，使夹紧力均匀的分布在零件上，减小零件夹紧变形，扇形软三爪如图4-1 所示。图4-1 扇形软三爪(2)防止在零件内孔加工完时，因加工圆周时由于扇形软三爪对零件的加紧力造成的内孔的圆周处出现局部变形。于是通过增加开槽套筒，来增加零件的有效壁厚，提高刚性，破坏振频，降低振动。开槽套筒尺寸及形状特点见零件图4-2所示图4-2 开槽套筒零件图第5章 数控加工程序设计数控加工是按照已编制的零件加工程序，经机床数控系统处理后获得的数字信息对零件过程进行定义，并控制机床进行自动运行的一种自动化加工方法。因此，零件加工程序的编制（数控编程）是实现数控加工的重要环节，而且有效地获得满足零件加工要求的高质量的数控加工程序，不仅可以充分地发挥数控机床的性能，而其能够获得更高的加工效率和加工质量。5.1数控程序设计流程数控程序设计流程图见图5-1。粗车右端面及外圆粗镗台阶孔半精车端面左及外圆半精车台阶孔精车外圆及倒角粗车左端面及外圆钻孔半精车端面右及外圆精车右端面及外圆图5-1数控程序设计流程图5.2数控程序的编制数控编程就是生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程。数控程序是由一系列程序段组成，把零件的加工过程、切削用量、位移数据以及各种辅助操作，按机床的操作和运动顺序，用机床规定的指令及程序格式排列而成的一个有序指令集。因此，只有先了解程序的结构和编程规则，才能正确编写出数控加工程序。5.2.1编程指令简介数控编程中，程序段的构成格式为：NGX(U)Z(W)FMST；其中，N：程序段顺序号； G：准备； X(U)：x轴移动指令； Z(W)：z轴移动； F：进给功能； M：辅助功能； S：主轴功能； T：工具功能。各功能具体功能及格式如下：1进给功能字F功能指令由地址符F和若干位数字组成，用于控制切削进给量。具体的进给速度由F后跟的数字给出。其单位为 mm/min和mm/r两种，可通过相关G指令设定。在程序中，编程格式为G94 F_ 2主轴转速功能字S功能指令由地址符S和若干位数字组成，用于控制主轴转速(r/min)或恒线速度（m/min），具体转速由S后跟的数字给出。其单位的转换可由相关G指令设定。在程序中，编程格式如下：(1)最高转速限制中，编程格式为 G50 S_ (2)恒线速控制中，编程格式为 G96 S_ 3刀具功能字T功能指令由地址符T和若干位数字组成，用于指定加工所用刀具和刀具补偿号。刀具功能通常用两位或四位数表示，前两位数字表示刀具号，后两位数字表示刀具补偿值组别号。若刀补号为0，则表示取消刀具补偿。在程序中，编程格式T_ 4辅助功能字M功能指令由地址符M和其后二位数字组成，有M00M99共100种。M指令是控制机床在加工时做一些辅助动作的指令，数控车床常用M指令有：M00程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行；M01选择暂停，与M00作用相同，但M01必须要在预先按下机床数控操作面板上的“选择停止”按钮的情况才有效；M02程序结束，在程序结束后，用该指令来切断机床所有动作，并使机床复位，光标停留在程序结束处。该指令只出现在程序的最后一个程序段中；M03主轴顺时针旋转；M04主轴逆时针旋转；M05主轴旋转停止；M08冷却液开；M09冷却液关；M30程序结束，在全部程序结束后，该指令用来切断机床所有动作，并使机床和数控系统复位，光标自动返回程序开头，为下一零件加工准备；M98子程序调出；M99返回主程序。5准备功能字G功能指令是数控机床准备好某种运动方式的指令。一般由地址符G加两位数字（0099）表示。G功能指令常位于程序段中的坐标尺寸字之前。在程序中，编程格式G_X_Y_ 不同的系统都对G指令的功能做了不同规定，FANUC 0i系统常用G指令主要有：G00快速点定位G01直线插补G17XY面选择G18ZX面选择G19YZ面选择G20英制输入G21公制输入G40刀具半径补偿注销G41刀具补偿左G42刀具补偿右G50转速限制G53机床坐标系选择G54选择工件坐标系1G55选择工件坐标系2G56选择工件坐标系3G57选择工件坐标系4G58选择工件坐标系5G59选择工件坐标系6G65宏程序调用G66宏程序模态调用G90绝对值编程G91增量值编程G92工件坐标系设定G94每分钟进给5.2.2子程序与宏程序一子程序在编写数控加工程序过程中，如果一个程序中包含有固定顺序或频繁重复出现相同加工轮廓的图形，可以将这组程序编写成独立的一个程序并存储， 这组独立的程序段就称为子程序。应用时，主程序可以通过相关指令调用子程序。格式如下：子程序的结构O_ M99子程序的调用O_ M98 P_M02/M30参数说明：O后跟4位数字，表示主程序和子程序名；M99子程序结构指令，M99不必单独用一个程序段；M98子程序调用指令；P后跟7为数字，前三位数字表示调用次数（前置零可以省略），省略时表示只调用一次，后4位数字表示主程序号。二宏程序尽管子程序对重复性的相同操作很有用，（但仍不能和宏程序相提并论）。用户宏程序功能允许使用变量、算术和逻辑运算、以及条件分支控制，这便于普通加工程序的发展，如发展成打包好的自定义的固定循环。加工程序可利用一简单的指令来调用宏程序，就像使用子程序一样。1)宏语句和NC语句下列程序段被认为是宏语句：（1）包含算术和逻辑运算及赋值操作的程序段；（2）包含控制语句（如：GOTO,DO,END）的程序段；（3）包含宏调用命令（如：G65,G66,G67或其它调用宏的G、M代码）。不是宏语句的程序段称NC(或CNC)语句。宏语句与NC语句的区别：即使在程序单段运行模式下执行宏语句，机床也不停止。但当机床参数011的第五位设成1时，执行宏语句，机床用单段运行模式停止。在刀具补偿状态下，宏语句程序段不作不含运动程序段处理。2)宏变量普通加工程序中指定G代码和移动距离时，直接使用数字值。而在用户宏程序中，数字值可直接指定或使用变量号（称宏变量）。当采用宏变量时，其值可在程序中修改或利用MDI面板操作进行修改。当指定一宏变量时，用“#”后跟变量号的形式。宏变量号可用表达式指定，此时，表达式应包含在方括号内。根据变量号，宏变量可分成四种类型，见表5-2所示。表5-2 宏变量类型变量号变量类型功 能#0空变量该变量通常为空（null）,该变量不能赋值#1#33局部变量局部变量只能在宏程序内部使用，用于保存数据，如运算结果等。当电源关闭时，局部变量被清空，而当宏程序被调用时，（调用）参数被赋值给局部变量。#100#149(#199)#500#531(#999)全局变量全局变量可在不同宏程序之间共享，当电源关闭时，#100#149被清空，而#500#531的值仍保留。在某一运算中，#150#199，#532#999的变量可被使用，但存储器磁带长度不得小于8.5m。#1000#9999系统变量系统变量可读、可写，用于保存NC的各种数据项，如：当前位置、刀具补偿值等。注：全局变量#150#199，#532#999是选用变量，应根据实际系统使用。3)算术和逻辑运算在变量之间，变量与常量之间可以进行各种运算。常见的见表5-3。表中右边的表达式可用常量或变量与函数或运算符组合表示。表达式中的变量#j和#k可用常量替换，也可用表达式替换。表5-3 算术和逻辑运算函 数格 式备 注赋值#i=#j求和求差乘积求商#i=#j+#k#i=#j-#k#i=#j*#k#i=#j/#k正弦余弦正切反正切#i=SIN#j#i=COS#j#i=TAN#j#i=ATAN#J/#k角度用十进制度表示。平方根t绝对值四舍五入向下取整 向上取整#i=SQRT#j#i=ABS#J#I=ROUND#J#I=FIX#J#I=FUP#J或OR异或XOR与AND#I=#J OR #K#I=#J XOR #K#I=#J逻辑运算用二进制数按位操作十二进制转换二十进制转换#I=BIN#J#I=BCD#J用于转换发送到PMC的信号或从PMC 接收的信号4)分支和循环在程序中可用GOTO语句和IF语句改变控制执行顺序。分支和循环操作共有三种类型：（1）无条件分支GOTO语句控制转移（分支）到顺序号n所在位置。当顺序号超出19999的范围时，产生128号报警。顺序号可用表达式指定。格式：GOTO n;n（转移到的程序段）顺序号（2）条件分支IF语句在IF后指定一条件，当条件满足时，转移到顺序号为n的程序段，不满足则执行下一程序段。格式：IF 表达式 GOTOn;处理；Nn ;说明：条件表达式由两变量或一变量一常数中间夹比较运算符组成，条件表达式必需包含在一对方括号内。条件表达式可直接用变量代替。比较运算符由两个字母组成，用于比较两个值，来判断它们是相等，或一个值比另一个小或大，见表5-4。注意不能用不等号。表5-4 比较运算符运算符含义EQ相等equal to (=)NE不等于not equal to ()GT大于Greater than ()GE大于等于greater than or equal to()LT小于less than ()LE小于等于less than or equal to ()（3）循环WHILE 语句在WHILE 后指定一条件表达式，当条件满足时，执行DO到END之间的程序，(然后返回到WHILE 重新判断条件,)不满足则执行END后的下一程序段。格式：WHILE 条件表达式 DO m; (m=1, 2, 3)处理；END m;5)调用宏程序宏程序常可用下述方式调用：（1）简单调用G65当指定G65调用时，地址P后指定的用户宏程序被调用，同时数据（实参）被传递给用户宏程序。格式：G65 Pp Ll ；p被调宏程序号；l调用次数，缺省值为1。实参传送给宏程序的数据。（2）模态调用G66一旦指令了G66，就指定了一种模态宏调用，即在（G66之后的）程序段中指令的各轴运动执行完后，调用（G66指定的）宏程序。这将持续到指令G67为止，才取消模态宏调用。格式：G66 Pp Ll ;p被调宏程序号；l调用次数，缺省值为1。实参传送给宏程序的数据。 35.2.3 数控机床编程由图1-1可知此零件需要加工的有外圆、内孔、台阶孔及锥面，内孔尺寸要求较高，而且具有形位公差要求加工时应注意。此工件为一薄壁零件，需经多次装夹调头加工方可完成零件的加工。因此，根据装夹划分其工序，加工顺序按照先粗后精、先内后外的原则加工，零件工序与加工步骤见表3-1。根据工件加工表面的形状、加工要求及工件材料，合理选择刀具及切削参数。此零件均选用机夹可转位刀具，具体选择见表5-6。表5-6数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称薄壁气缸零件图号程序编号O0001工步号刀具号刀具名称刀具型号刀具刀尖半径/mm备注刀片刀杆/mm1T01外圆粗车刀三角形25250.42T02内孔粗车刀三角形60600.43T03半精镗刀棱形60600.24T04半精车刀棱形25250.25T05精镗刀棱形60600.26T06精车刀棱形25250.2此零件加工时采用的是FANUC 0i数控系统，用三爪自定心卡盘加紧工件左端面外圆，将工件左端面中心设置为工件零点，作为工件测量及编程的基准点。加工过程中采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来，加工过程分粗、半精、精加工三个阶段。因此零件粗加工与半精加工走到路线相同，所以编制宏程序以简化。薄壁气缸数控加工程序：宏程序自变量定义：#1=A：毛坯外径#2=B：毛坯内径#3=C：外圆直径142mm#4=I：台阶圆直径136mm#5=J：内孔直径130mm#6=K：阶梯孔一直径128mm#7=D：台阶孔二直径122mm#8=E：总长度268mm#9=F：外圆台阶长度16mm#11=H：122孔深度8mm#13=M：128孔深度10mm#17=Q：刀具起刀点纵向工件坐标300mm#18=R：刀具起刀点横向工件坐标90mm#19=S：加工背吃刀量（半径表示）#20=T：刀具号#21=U：留加工余量（直径表示）#22=V：加工转速#23=W：加工进给量O0001主程序号N010 G18 G99 G97 G21 G95 G90 G54 G40 ;工艺加工状态设置N020 G65 P11 A150 C142 I136 E268 F16 Q300 R90 S U2 V600 W0.4 X01 ;调用宏程序实现零件外圆的粗加工N030 G00 X180 Z300 ;快速返回换刀点N040 M09 ;切削液停N050 M05;主轴停转N060 G65 P12 B104 I136 J130 K128 D122 E268 H8 M10 Q300 R90 S U4 V600 W0.4 X02 ;调用宏程序实现零件内孔的粗加工N070 G00 X180 Z300 ;快速返回换刀点N080 M09 ;切削液停N090 M05 ;主轴停转N100 G65 P12 B120 I136 J130 K128 D122 E268 H8 M10 Q300 R90 S U0.2 V1000 W0.15 X03 ;调用宏程序实现零件内孔的半精加工与精加工N110 G00 X180 Z300 ;快速返回换刀点N120 M09 ;切削液停N130 M05 ;主轴停转N140 G65 P11 A144 C142 I136 E268 F16 Q300 R90 S U0.2 V1000 W0.15 X04 ;调用宏程序实现零件外圆的半精加工与精加工N150 G00 X180 Z300 ;快速返回换刀点N160 M09 ;切削液停N170 M05 ;主轴停转N180 M30 ;程序结束O0011外圆加工宏程序N010 #30=FUP#1-#3-#21/2/#19 ;根据背吃刀量和半精加工余量计算第一级粗车循环次数（取整）N020 #31=#1-#3-#21/#30 ;计算第一级径向粗加工每次背吃刀量（直径值）N030 #40=FUP#3-#4-#21/2/#19 ;根据背吃刀量和半精加工余量计算第二级粗车循环次数（取整）N040 #41=#3-#4-#21/#40 ;计算第二级径向粗加工每次背吃刀量（直径值）N050 T#20 ;调用外圆加工#20号车刀N060 M08 ;切削液开N070 G90 G00 X2*#18 Z#17 S#22 M03 ;主轴正转N080 #28=1 ;切削次数赋初始值N090 WHILE #28 GT #30 DO1 ;当#28大于#30时，则跳转到N170程序段N100 G01 X#1 Z#8+10 F3*#22 ;直线插补到工件右端附近N110 X#1-#31 F #22 ;径向切入一个背吃刀量N120 Z #8/2+15 ;车142mm外圆N130 X #1+5 ;径向退刀N140 G00 Z#17 ;返回起刀点N150 #28=#28+1 ;切削次数累加1N160 #32=#32*#28 ;背吃刀量递增N170 END1 ;返回循环体1N180 IF#23 GT 0.2 GOTO280 ;当进给量大于0.2mm/r时，跳转到N280程序段N190 G00 X2*#18 Z#17 ;快速定位到起刀点N200 T0505 ;调用外圆精加工车刀N210 G97 M03 S#22 ;设置精加工工艺参数N220 G42 G00 X#2 Z#8+10 F5*#22 D02 ;建立直线左刀补，直线插补到工件右端附近N230 G01 Z#8 F#22 ;直线插补到工件右端面N240 X#3 ;径向定位加工起点N250 Z#8/2+15 ;精加工142外圆N260 X#3+5 ;径向退刀N270 G40 G00 Z#17 ;取消刀补，退回起刀点N280 M09 ;切削液停N290 M05 ;主轴停转，工件调头N300 T#20换刀N310 M08 ;切削液开N320 G90 G00 X2*#18 Z#17 S#22 M03 ;主轴正转N330 #28=1 ; 切削次数赋初始值N340 WHILE #28 GT #30 DO2 ; 当#28大于#30时，则跳转到N440程序段N350 G01 X#1 Z#8+10 F3*#22 ; 直线插补到工件右端附近N360 X#2 F#22 ;定位到加工起点N370 Z#8+#21/2 ;定位到加工起点N380 X#1 ; 车端面N390 X#1-#31 ;径向切入一个背吃刀量N400 Z#8/2+15 ;车142mm外圆N410 X#1+5 ;径向退刀N420 G00 Z#17 ;退回起刀点N430 #28=#28+1 ;切削次数累加1N440 #31=#32*#28 ;切削量递增N450 END2 ;返回循环体2N460 #28=1 ; 切削次数赋初始值N470 WHILE #28 GT #40 DO3 ;当#28大于#30时，则跳转到N560程序段N480 G01 X#1 Z#8+10 F3*#22 ;直线插补到工件右端附近N490 X#3 F#22 ; 定位到加工起点N500 X#3-#31 ; 径向切入一个背吃刀量N510 Z#8-#9+10+#21/2 ; 车136mm外圆N520 X#3-#4+#21 Z#8-#9+#3-#4+#21/2 ;车锥面N530 X#1 ;径向退刀N540 G00 Z#17 ;退回起刀点N550 #28=#28+1 ;切削次数累加1N560 #41=#41*#28 ;切削量递增N570 END3 ;返回循环体3N580 IF#23 GT 0.2 GOTO680 ;精加工程序N590 G00 X2*#18 Z#17 ;快速定位到刀具起点N600 T0505;调用外圆精加工车刀N610 G97 M03 S#22 ;主轴正转N620 G42 G00 X#4-1 Z#8+10 F5*#22 D02 ;建立刀补N630 G01 Z#8 F#22 ;直线定位到加工起点N640 X#4 Z#8-1 ;倒角N650 Z#8-#9 ;加工136mm的外圆N660 X#3 Z#8-#9+#3-#4/2 ;车锥面N670 Z#8/2+5 ;加工142mm的外圆N680 X#3+5 ;径向退刀N690 G40 G00 Z#17 ;快速退回起刀点N700 M99 ;子程序结束返回主程序O0012内孔加工宏程序N010 #30=FUP#7-#2-#21/2/#19 ;根据背吃刀量和半精加工余量计算第一级粗车循环次数（取整）N020 #31=#7-#2-#21/#30 ;计算第一级径向粗加工每次背吃刀量（直径值）N030 #40=FUP#6-#7-#21/2/#19 ;根据背吃刀量和半精加工余量计算第二级粗车循环次数（取整）N040 #41=#6-#7-#21/#40 ;计算第二级径向粗加工每次背吃刀量（直径值）N050 #50=FUP#5-#6-#21/2/#19 ;根据背吃刀量和半精加工余量计算第三级粗车循环次数（取整）N060 #51=#5-#6-#21/#50 ;计算第三级径向粗加工每次背吃刀量（直径值）N070 T#20 ;调用内孔加工#20号车刀N