项目管理及数控铣知识分析

1、项目项目4 4 非圆公式曲面加工非圆公式曲面加工 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术项目项目4 非圆公式曲面加工非圆公式曲面加工 任务描述：支撑座零件如图任务描述：支撑座零件如图6-16-1所示，上下表面、外轮廓已在前面工所示，上下表面、外轮廓已在前面工序加工完成。本工序完成零件上所有孔的加工，试编写其加工程序。序加工完成。本工序完成零件上所有孔的加工，试编写其加工程序。零件材料为零件材料为HT150HT150。 图图4-1 4-1 椭圆底板加工椭圆底板加工 4.1 4.1 任务一任务一 椭圆底板的铣削加工椭圆底板的铣削加工 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 4.2 知识

2、链接知识链接4.2.1 4.2.1 非圆公式曲面的加工方法非圆公式曲面的加工方法 1.1.非圆公式曲面的加工特点非圆公式曲面的加工特点 规则曲面有球面、锥面、柱面、规则曲面有球面、锥面、柱面、椭球面等。数控机床加工这些零件时，椭球面等。数控机床加工这些零件时，可用球头刀或立铣刀采用可用球头刀或立铣刀采用“行（层）切行（层）切法法”加工，即刀具沿加工，即刀具沿XYXY平面运动一周，平面运动一周，在零件轮廓上加工出一平面曲线，然后在零件轮廓上加工出一平面曲线，然后在在Z Z方向移动一个行距方向移动一个行距Z Z，再加工出一，再加工出一个新的平面曲线，直至整个曲面形状加个新的平面曲线，直至整个曲面形

3、状加工结束。这种三坐标运动，两坐标联动工结束。这种三坐标运动，两坐标联动的加工方法称为两轴半加工。图的加工方法称为两轴半加工。图6-26-2为为圆锥体采用两轴半加工的刀具轨迹。圆锥体采用两轴半加工的刀具轨迹。 图图4-2 4-2 两轴半零件加工轨迹两轴半零件加工轨迹 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 2.2.规则曲面的编程方法规则曲面的编程方法 规则曲面的编程方法通常有自动编程法、宏程序法等。规则曲面的编程方法通常有自动编程法、宏程序法等。自动编程法自动编程法宏程序法宏程序法 宏程序的编程加工，一般是采用厂方所提供的宏程序宏程序的编程加工，一般是采用厂方所提供的宏程序( (或或用户

4、自行开发的宏程序用户自行开发的宏程序) )通过对变量进行赋值及处理后完通过对变量进行赋值及处理后完成程序的加上任务。成程序的加上任务。 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 4.2.2 B4.2.2 B类宏程序编程类宏程序编程1.1.宏程序的定义宏程序的定义 在一般的程序编制中程序字为一常量，一个程序只能描在一般的程序编制中程序字为一常量，一个程序只能描述一个几何形状，缺乏灵活性与通用性，针对这种情况，数述一个几何形状，缺乏灵活性与通用性，针对这种情况，数控机床提供了另一种编程方式，即宏编程。控机床提供了另一种编程方式，即宏编程。 在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理使程序在程序

5、中使用变量，通过对变量进行赋值及处理使程序具有特殊功能，这种有变量的程序叫宏程序。通过使用宏程具有特殊功能，这种有变量的程序叫宏程序。通过使用宏程序，能执行一些有规律变化序，能执行一些有规律变化( (如非圆二次曲线轮廓如非圆二次曲线轮廓) )的动作。的动作。 宏程序分宏程序分A A类和类和B B类两种，类两种，FANUC 0iFANUC 0i系统采用系统采用B B类宏程序进类宏程序进行编程。行编程。 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 2.2.宏程序中的变量宏程序中的变量 (1)(1)变量的表示变量的表示 一个变量由符号一个变量由符号“#”#”和变量序号组成，如：和变量序号组成，如：

6、#i (i=1#i (i=1，2 2，3 3，)，此外，变量还可以用表达式进行表示，但，此外，变量还可以用表达式进行表示，但其表达式必须全部写入方括号其表达式必须全部写入方括号“ ” ”中。中。 【例例】 #100 #100，#500#500，#5#5，#1+#2+10#1+#2+10； 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 (2)(2)变量的引用变量的引用 将跟随在地址符后的数值用变量来代替的过程称为引将跟随在地址符后的数值用变量来代替的过程称为引用变量。同样，引用变量也可以采用表达式。用变量。同样，引用变量也可以采用表达式。 【例例】 G01 X#100 Y-#101 F#101+

7、#103 G01 X#100 Y-#101 F#101+#103； 当当#100=100.0#100=100.0、#101=50.0#101=50.0、#103=80.0#103=80.0时，上例即时，上例即表示为表示为G0l Xl00.0 Y-50.0 F130G0l Xl00.0 Y-50.0 F130； (3)(3)宏变量的类型宏变量的类型 根据变量号，宏变量可分成四种类型，如表根据变量号，宏变量可分成四种类型，如表6-16-1所示。所示。 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 变量号变量号变量类型变量类型功功 能能#0#0空变量空变量该变量通常为空（该变量通常为空（nullnu

8、ll）, ,该变量不能赋值该变量不能赋值#1#33#1#33局部变量局部变量局部变量只能在宏程序内部使用，用于保存数据，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，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）参数被赋值给局部而当宏程序被调用时，（调用）参数被赋值给局部变量。变量。#100#149(#199)#100#149(#199)#500#531(#999#500#531(#999) )全局变量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，全局变量可在不同宏程序之间共享，当电源关闭时，#100#149#100#

9、149被清空，而被清空，而#500#531#500#531的值仍保留。在某的值仍保留。在某一运算中，一运算中，#150#199#150#199，#532#999#532#999的变量可被使用，的变量可被使用，但存储器磁带长度不得小于但存储器磁带长度不得小于8.5m8.5m。#1000#9999#1000#9999系统变量系统变量系统变量可读、可写，用于保存系统变量可读、可写，用于保存NCNC的各种数据项，的各种数据项，如：当前位置、刀具补偿值等。如：当前位置、刀具补偿值等。表表4-1 4-1 变量的类型变量的类型 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 (4) (4) 宏变量的引用宏变量

10、的引用在程序中引用在程序中引用( (使用使用) )宏变量时，其格式为：在宏变量时，其格式为：在指令字地址后面跟宏变量号。当用表达式表示指令字地址后面跟宏变量号。当用表达式表示变量时，表达式应包含在一对方括号内。变量时，表达式应包含在一对方括号内。如：如：G01 X#1+#2 F#3;G01 X#1+#2 F#3;(5) (5) 算术和逻辑运算（见表算术和逻辑运算（见表6-26-2） 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 函函 数数格格 式式备备 注注赋值赋值#i=#j#i=#j求和求和求差求差乘积乘积求商求商#i=#j+#k#i=#j+#k#i=#j-#k#i=#j-#k#i=#j#i

11、=#j* *#k#k#i=#j/#k#i=#j/#k正弦正弦余弦余弦正切正切反正切反正切#i=SIN#j#i=SIN#j#i=COS#j#i=COS#j#i=TAN#j#i=TAN#j#i=ATAN#J/#k#i=ATAN#J/#k角度用十进制度表示。角度用十进制度表示。平方根平方根t t绝对值绝对值四舍五入四舍五入向下取整向下取整 向上取整向上取整#i=SQRT#j#i=SQRT#j#i=ABS#J#i=ABS#J#I=ROUND#J#I=ROUND#J#I=FIX#J#I=FIX#J#I=FUP#J#I=FUP#J或或OROR异或异或XORXOR与与ANDAND#I=#J OR #K#I=

12、#J OR #K#I=#J XOR #K#I=#J XOR #K#I=#J#I=#J逻辑运算用二进制数按位操作逻辑运算用二进制数按位操作十十二进制转换二进制转换二二十进制转换十进制转换#I=BIN#J#I=BIN#J#I=BCD#J#I=BCD#J用于转换发送到用于转换发送到PMCPMC的信号或从的信号或从PMC PMC 接接收的信号收的信号表表4-2 4-2 算术和逻辑运算算术和逻辑运算 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 (6) (6) 宏程序指令宏程序指令 无条件转移无条件转移 格式：格式：GOTO n;GOTO n; n n（转移到的程序段）顺序号（转移到的程序段）顺序号 例

13、：例：GOTO 200;GOTO 200; 当执行到该语句时，将无条件转移到当执行到该语句时，将无条件转移到N200N200程序段执行。程序段执行。 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 条件分支条件分支IFIF语句语句 在在IFIF后指定一条件，当条件满足时，转移到顺序号为后指定一条件，当条件满足时，转移到顺序号为n n的的程序段，不满足则执行下一程序段。程序段，不满足则执行下一程序段。格式：格式： IF IF 表达式表达式 GOTO n; GOTO n; 处理；处理； Nn ;Nn ; 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 条件表达式条件表达式: :条件表达式由两变量或一变

14、量一常数中间夹比较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。内。条件表达式可直接用变量代替。比较运算符比较运算符: :比较运算符由两个字母组成，用于比较两个值，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。来判断它们是相等，或一个值比另一个小或大。注意不能用不等号（见表注意不能用不等号（见表6-36-3）。）。 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 表表4-3 4-3 比较运算符比较运算符 运算符运算符含义含义EQEQ相等相等equa

15、l to (=)equal to (=)NENE不等于不等于not equal to ()not equal to ()GTGT大于大于Greater than ()Greater than ()GEGE大于等于大于等于greater than or equal to()greater than or equal to()LTLT小于小于less than ()less than ()LELE小于等于小于等于less than or equal to ()less than or equal to () 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 （3 3）循环语句）循环语句 在在WHILE

16、 WHILE 后指定一条件表达式，当条件满足时，后指定一条件表达式，当条件满足时，执行执行DODO到到ENDEND之间的程序，之间的程序，( (然后返回到然后返回到WHILE WHILE 重新重新判断条件判断条件,),)不满足则执行不满足则执行ENDEND后的下一程序段。后的下一程序段。 格式：格式： WHILE WHILE 条件表达式条件表达式 DO m; (m=1, 2, 3) DO m; (m=1, 2, 3) 处理；处理； END m;END m; 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 3.3.用户宏程序举例用户宏程序举例 例题例题1 1：椭圆：椭圆O0001O0001N2#1

17、00=1N2#100=1 角度步长角度步长N4#101=0N4#101=0 初始角度初始角度N6#102=361N6#102=361 终止角度终止角度N8#103=45N8#103=45长半轴长半轴N10#104=25N10#104=25 短半轴短半轴N12#105=-10.0 N12#105=-10.0 深度深度N13G90G00X#103+20Y0Z100.0 N13G90G00X#103+20Y0Z100.0 刀具运行到刀具运行到(65,0,100)(65,0,100)的位置的位置N14S1000M03N14S1000M03N15G01Z#105F1000.0 N15G01Z#105F1

18、000.0 刀具下到刀具下到-10mm-10mmN16#114=#101 N16#114=#101 赋初始值赋初始值N18#112=#103N18#112=#103* *COS#114 COS#114 计算计算X X坐标值坐标值N20#113=#104N20#113=#104* *SIN#114 SIN#114 计算计算Y Y坐标值坐标值N22G01G42XROUND#112YROUND#113D02F500.0N22G01G42XROUND#112YROUND#113D02F500.0走到第一点，并运行一个步长走到第一点，并运行一个步长N24#114=#114+#100 N24#114=#1

19、14+#100 变量变量#114#114增加一个角度步长增加一个角度步长N26IF#114LT#102GOTO18 N26IF#114LT#102GOTO18 条件判断条件判断#114#114是否小于是否小于361361，满足则返回，满足则返回1818N28G01G40X#103+20Y0 N28G01G40X#103+20Y0 取消刀具补偿，回到取消刀具补偿，回到(65,0)(65,0)N30G90G00Z100.0M05 N30G90G00Z100.0M05 快速抬刀快速抬刀N32M30 N32M30 程序结束程序结束tbxya 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 4.3 4.3

20、 任务决策和执行任务决策和执行 1.1.工艺过程工艺过程粗加工椭圆粗加工椭圆精加工椭圆精加工椭圆2.2.刀具与工艺参数（略）刀具与工艺参数（略）3.3.装夹方案装夹方案连杆零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。连杆零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。4.4.程序编制程序编制在毛坯中心建立工件坐标系，在毛坯中心建立工件坐标系，Z Z轴原点设在顶面上。轴原点设在顶面上。根据椭圆参数方程：根据椭圆参数方程：X=aX=a* *cos cos ； Y=bY=b* *sinsin 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 精加工参考程序：精加工参考程序：O0001O0001G54G40G49G80G90

21、G54G40G49G80G90G0X60Y0Z30G0X60Y0Z30M3S500M3S500#1=0 #1=0 离心角设为自变量，初始值赋为离心角设为自变量，初始值赋为0 0#2=360 #2=360 终止角度终止角度#3=1 #3=1 角度增量角度增量#4=24 #4=24 椭圆长半轴椭圆长半轴#5=18 #5=18 椭圆短半轴椭圆短半轴G01Z-10F80G01Z-10F80WHILE#1LE#2DO1 WHILE#1LE#2DO1 如果如果#1360#1360（即未走完椭圆一圈），循环（即未走完椭圆一圈），循环1 1继续继续#6=#4#6=#4* *COS#1 COS#1 椭圆上任意一

22、点的椭圆上任意一点的X X坐标坐标#7=#5#7=#5* *SIN#1 SIN#1 椭圆上任意一点的椭圆上任意一点的Y Y坐标坐标 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 G42D01G01X#6Y#7F100 G42D01G01X#6Y#7F100 以直线逼近椭圆以直线逼近椭圆#1=#1+#3 #1=#1+#3 离心角每次以离心角每次以#3#3递增递增END1END1G40G01X60Y0G40G01X60Y0Z30Z30M05M05M30M30 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术 加工基座加工基座R4圆角圆角，如，如图，要求设计

23、加工工艺方图，要求设计加工工艺方案，编制加工工艺过程卡案，编制加工工艺过程卡刀具调整卡、数控加工程刀具调整卡、数控加工程序卡，并进行仿真加工。序卡，并进行仿真加工。4.4 任务二任务二 基座圆角加工基座圆角加工 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术4.5知识链接知识链接一、曲面的铣削方法一、曲面的铣削方法1.1.边界敞开的曲面边界敞开的曲面如图所示的发动机大叶片采用图a的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。采用图b的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞

24、开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。采用两种加工路线采用两种加工路线23 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术开始切削型腔的方法开始切削型腔的方法坡走铣坡走铣螺旋插补铣螺旋插补铣2.2. 曲面型腔曲面型腔l预钻削起始孔。不推荐这种方法： 这需要增加一种刀具，从切削的观点看，刀具通过预钻削孔时因切削力而产生不利的振动。当使用预钻削孔时，常常会导致刀具损坏；l最佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的线性坡走切削，以达到全部轴向深度的切削； l可以以螺旋形式进行圆插补铣。这是一种非常好的方法，因为它可产生光滑的切削作用，而只要求很小的开始空间主要有以下三种方法

25、：主要有以下三种方法： 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术二、曲面的加工时的刀具选择二、曲面的加工时的刀具选择 对于一些立体型面和变斜角轮廓外形加工，常用的刀具有球头铣刀、对于一些立体型面和变斜角轮廓外形加工，常用的刀具有球头铣刀、鼓形刀、锥形刀等。其中球头铣刀应用较多，适用于加工空间曲面零件，鼓形刀、锥形刀等。其中球头铣刀应用较多，适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工。有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工。 数控铣床编程与加工技术数控铣床编程与加工技术1.刀具：刀具：10球头刀球头刀2.走刀路线：由大端到走刀路线：由大端到小端，按轮廓形状，小

26、端，按轮廓形状，技术环切法走刀。技术环切法走刀。4.6 任务实施任务实施3.编程：宏程序编程，编程：宏程序编程，按刀心轨迹编程。按刀心轨迹编程。 圆角程序圆角程序O0802O0802#1=40#1=40 (X(X向外形向外形) )#2=50#2=50 （Y Y向外形）向外形）#3=4#3=4 （周边圆角半径）（周边圆角半径）#4=5#4=5 （铣刀半径）（铣刀半径）#5=0#5=0 角度初始值角度初始值#15=3#15=3 自变量自变量#5#5递增递增#6=10#6=10 矩形圆角矩形圆角#20=10#20=10 切入切出圆弧半径切入切出圆弧半径M03S1000M03S1000G90G54G00X0Y0Z50G90G54G00X0Y0Z50#8= #2/2+ #4#8= #2/2+ #4 初始刀位点初始刀位点Y Y#9= #