数控铣床加工课程课件-项目七圆曲线加工中的宏程序编程

项目七

非圆曲线加工中的宏程序编程1．了解非圆曲线和规则曲面的拟合方法。2．掌握非圆曲线加工过程中的宏程序编程方法。3．掌握规则曲面加工过程中的宏程序编程方法。非圆曲线及规则曲面宏程序编程实例任务分析:非圆曲线轮廓和规则曲面可用短直线对这些轮廓进行拟合采用宏程序进行编程一、曲面及固定斜角平面的加工方法1．加工方法的选择规则曲面（如球面、椭球面等）或斜角平面不规则曲面“行切法”进行两轴半或三轴联动加工“行切法”或“环切法”等多种切削方法进行三轴（四轴或五轴）联动加工手工宏程序编程或自动编程自动编程固定斜角平面加工

曲面行切法加工2．非圆曲线轮廓的拟合计算方法目前大多数数控系统还不具备非圆曲线的插补功能。因此，加工这些非圆曲线时，通常采用直线段或圆弧线段拟合的方法进行。（1）等间距法在一个坐标轴方向，将拟合轮廓的总增量（如果在极坐标系中，则指转角或径向坐标的总增量）进行等分后，对其设定节点，并计算各节点坐标值，称为等间距法。（2）等插补段法当设定的相邻两节点间的弦长相等时，对该轮廓曲线所进行的节点坐标值计算方法称为等插补段法。非圆曲线节点的等间距拟合（3）三点定圆法这是一种用圆弧拟合非圆曲线时常用的计算方法，其实质是过已知曲线上的三点作一圆。3．三维型面母线的拟合方法宏程序编程行切法加工三维型面（如球面、变斜角平面等）时，型面截面上的母线通常无法直接加工，而采用短直线来拟合。4．拟合误差分析非圆曲线与三维型面母线的拟合过程中，不可避免会产生拟合误差，但其误差值不能超出规定值。通常情况下，拟合误差δ应小于或等于编程允许误差δ允，即δ≤δ允。考虑到工艺系统及计算误差的影响，δ允一般取零件公差的1/10～1/5。在实际加工过程中，通常采用合适的拟合方法及减小拟合线段的长度的方法减小拟合误差。三维型面母线的拟合

拟合误差

二、非圆曲线的宏程序编程非圆曲线轮廓铣削实例在X向60mm的长度上分布有一个周期的正弦曲线，其振幅为10mm。用X方向上的等间距直线段来拟合正弦曲线。X为自变量，每次增量为0.3mm，相对应的角度为6X。Y坐标为应变量，Y=10sin（6X）。分析：正弦曲线编程思路由于正弦曲线的原点与工件坐标系的原点不重合，因此编程时应注意相互之间的换算关系。＃101：曲线公式中的X坐标，其初始值为0；＃102：曲线公式中的Y坐标，其值为10sin（6X）；＃103：工件坐标系中的X坐标，＃103=＃101－30.0；＃104：工件坐标系中的Y坐标，＃104=＃102+15.0；O0010； G90G94G40G21G17G54； G91G28Z0； G90G00X－50.0Y－40.0； M03S600； G00Z20.0M08； G01Z-8.0F100； G41X－30.0D01； （在轮廓切线方向建立刀补）#101=0； （给正弦曲线公式中的X坐标赋初值）N100#102=10*

SIN[6*

#101]；（正弦曲线公式中的Y坐标）#103=#101－30.0； （工件坐标系中的X坐标）#104=#102+15.0； （工件坐标系中的Y坐标）G01X#103Y#104； （直线段拟合正弦曲线）#101=#101+0.3； （X坐标每次增量为0.3mm）IF[＃101LE60.0]GOTO100；（如果#101≤60.0，则跳转至N100）G01X30.0Y－25.0； X22.5； G03X－22.5R30.0； G01X－50.0； G40Y－40.0； G91G28Z0； M05M09； M30； 三、规则曲面中的宏程序编程技巧规则曲面加工实例加工本例的斜角平面时，由于其切削深度较大（最大时为20mm）。因此，切削宽度应取较小值，所以在精加工前应进行去除余量的加工，去余量采用Z轴方向的分层切削，每次Z向背吃刀量为5mm，加工出30mm×30mm的四方凸台。精加工采用宏程序加工，加工时从轮廓的切线方向切入切出，加工过程下图所示，加工出四方轨迹后刀具抬高0.1mm，通过变量运算计算出相应的a值，再次加工四方轨迹，如此循环，直到刀具抬高到四棱台顶点处退出循环。变量运算时，以高度“h”为自变量，每次增加0.1mm，四方宽度“a”为因变量，a=30－htan15°，从而求出四方体各点的坐标。分析:＃101：宽度“a”的变量，a=30－h×tan15°；＃102：Z坐标变量，初值为－20.0；＃103：高度“h”变量，初值为0。斜角平面编程思路O0311； G90G94G40G21G17G54； （程序开始部分）G91G28Z0； G90G00X－50.0Y－50.0；

M03S600； G00Z20.0M08； G01Z0.0F100； （刀具下降至Z向起刀点）M98P21L4 （调用子程序粗加工四方体）#102=-20.0； （凸台Z坐标赋初值）#103=0；（加工高度赋初值）#101=30.0－#103*TAN[15.0]；（计算四方体X、Y坐标值）G01Z#102； （刀具Z向移动至加工位置）G41G01X－#101D01； （轮廓延长线上建立刀补）

Y#101； （加工四方体）X#101；

Y－#101；

X－#101；

G40G01X－40.0Y－40.0； （取消刀补）#102=#102+0.1； （Z坐标每次增量为0.1mm）#103=#103+0.1； （Z向高度值每次增量为0.1mm）IF[＃102LE0.0]GOTO100； （条件判断）G91G28Z0； （程序结束部分）M05M09；

M30；

O0021；（轮廓粗加工子程序）G91G01Z－5.0F100； （Z向增量移动－5mm）G90G41X－30.0D01； （切线方向建立刀补）Y30.0； （加工四方体）X30.0； Y－30.0； X－40.0； G40G01X－50.0Y－50.0； （取消刀补）M99； （返回主程序）一、编程思路分析#100：角度变量#101：X坐标变量，#101=50*COS[#100]*COS[#100]*COS[#100]以角度作为自变量，其变化范围为0°～360°，轮廓上各点的X、Y坐标作为因变量。#102：Y坐标变量，#102=40*SIN[#100]*SIN[#100]*SIN[#100]加工本例工件内凹球时：1．先采用钻头钻出工艺孔。2．再用R8mm的球形铣刀进行球面轮廓精加工。加工过程中的球心轨迹为图中的圆弧MN，编程时以角度α作为自变量，其变化范围为0°～60°。球心轨迹上的P点坐标为：XP=12.0cosα，ZP=12.0sinα。#111：角度自变量，其值为0°～60°。#113：球形铣刀刀位点的Z坐标，#113=2－12.0×COS[#111]。#112：球形铣刀刀位点的X坐标，#112=12.0×SIN[#111]。粗加工后的轮廓

内凹球面加工思路

二、编制加工程序刀具刀具：φ16mm立铣刀和R8mm球头铣刀程序号加工程序程序说明O0010；轮廓加工程序N10G90G94G40G21G17G54；程序初始化N20G91G28Z0；程序开始部分N30G90G00X50.0Y－10.0；N40M03S600；N50G00Z20.0M08；N60G01Z－5.0F200；刀具定位N70G41G01X50.0Y0D01；建立刀补（转下页）N80#100=360.0；设定变量初始值N90#101=50*COS[#100]*COS[#100]*COS[#100]；N100#102=40*SIN[#100]*SIN[#100]*SIN[#100]；N110G01X#101Y#102；加工轮廓曲线N120#100=#100－1.0；N130IF[＃100GE0]GOTO90；N140G40X50.0Y20.0；N150G00Z100.0；程序结束部分N160M05M09；N170M30；（转下页）O0011；内球面精加工程序N10G90G94G40G21G17G54；程序开始部分N20G91G28Z0；N30G90G00X0Y0；N40M03S600；N50G00Z20.0M08；N60#111=3；角度赋初值N70#112=12.0*SIN[#111]；刀位点的X坐标N80#113=2－12