《数控车床基本操作》-项目六

任务一椭圆面零件加工一、宏程序基础（一）宏程序概述在某种特定功能的零件加工程序中，用变量代替某些数值并利用这些变量的运算和赋值过程而编写的程序叫宏程序，或者简单的理解为宏程序就是利用变量编程的一种方法。用户利用数控系统提供的变量、数学运算功能、逻辑判断功能、程序循环功能等，来实现一些特殊的用法。宏指令既可以在主程序中使用，也可以当作子程序来调用。（二）变量的表示与引用下一页返回任务一椭圆面零件加工１．变量的表示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。使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。当用变量时，变量值可用程序或用ＭＤＩ面板上的操作改变。一般编程方法允许对变量命名，但用户宏程序不行。变量用变量符号（＃）和后面的变量号指定。表达式可以用于指定变量号。此时，表达式必须封闭在括号中。２．变量的引用在地址后指定变量号即可引用其变量值。当用表达式指定变量时，要把表达式放在括号中。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工被引用变量的值根据地址的最小设定单位自动地引入。改变引用变量符号时，要把负号（－）放在＃的前面。当引用未定义的变量时，变量及地址字都被忽略。（三）变量的类型变量根据变量号可以分成四种类型，见表６－４。（四）算术和逻辑运算表６－５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。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工（五）控制语句１．无条件转移命令ＧＯＴＯ格式：ＧＯＴＯｎ；无条件跳转至ｎ的程序段中，顺序号必须位于程序段的最前面。当ｎ为１到９９９９９以外的顺序号时，出现Ｐ／Ｓ报警。顺序号ｎ可以用变量或表达式来指定顺序号。２．无条件转移语句ＩＦ格式：ＩＦ［＜条件表达式＞］ＧＯＴＯｎ；如果指定的条件表达式满足时，转移至顺序号为ｎ的程序段中，如果指定的条件表达式不满足时，执行下一个程序段。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工条件表达式必须包含运算符。运算符的含义如表６－６所示，运算符插在两个变量之间或变量和常量之间，表达式必须用括号“［］”封闭。３．循环语句ＷＨＩＬＥ格式：ＷＨＩＬＥ［＜条件表达式＞］ＤＯｍ；…ＥＮＤｍ；说明：（１）当指定的条件满足时，执行ＷＨＩＬＥ后从ＤＯ至ＥＮＤ之间的程序。否则，转而执行ＥＮＤ之后的程序段。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工与ＩＦ语句的指令格式相同。ＤＯ后的数值和ＥＮＤ后的数值为指定程序执行范围的标号，必须相同。标号值为１、２、３。若用１、２、３之外的值会产生报警。（２）标号（１至３）可以根据要求多次使用。（３）ＤＯ的范围不能交叉。（４）ＤＯ循环可以嵌套３级。（５）从ＤＯｍ内部可以转移到外部，但不得从外部向内部转移。（６）当指定ＤＯ而没有ＷＨＩＬＥ语句时，产生从ＤＯ到ＥＮＤ的无限循环。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工二、加工工艺分析（一）选择工、量、刃具１．工具选择４５钢棒装夹在三爪定心卡盘上，用划线盘校正并夹紧，其他工具如表６－７所示。２．量具选择外圆、长度精度要求不高，选用０～１５０ｍｍ游标卡尺测量，表面粗糙度用表面粗糙度样板比对，椭圆用样板检测。刀具规格、参数见表６－７。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工３．刀具选择选择外圆车刀粗精车外圆，注意车刀副切削刃不能与椭圆发生干涉。详细选刀原则可参考凹圆弧类零件加工相关部分。（二）加工工艺路线车工件端面，粗、精加工外圆轮廓。具体加工工艺见表６－８。（三）选择合理切削用量合理选择切削用量，具体切削用量见表６－８所示。三、编制参考程序（一）建立工件坐标系上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工根据工件坐标系建立原则：数控车床工件原点一般设在右端面与工件回转轴线交点处，故工件坐标系设置在工件右端面中心处。（二）计算基点坐标根据编程尺寸的计算方法自行计算各基点坐标。（三）公式曲线宏程序编程思路和使用步骤１．选定自变量（１）公式曲线中的Ｘ和Ｚ坐标任意一个都可以被定义为自变量。（２）一般选择变化范围大的一个作为自变量，如图６－１，椭圆曲线从起点Ｓ到终点Ｔ，Ｚ坐标变化量为１６，Ｘ坐标变化量从图中可以看出比Ｚ坐标要小得多，所以将Ｚ坐标选定为自变量比较适当。实际加工中我们通常将Ｚ坐标选定为自变量。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工（３）根据表达式的方便情况来确定Ｘ或Ｚ作为自变量。（４）为了表达方便，在这里将和Ｘ坐标相关的变量设为＃１、＃１１、＃１２等，将和Ｚ坐标相关的变量设为＃２、＃２１、＃２２等。实际中变量的定义完全可根据个人习惯进行定义。２．确定自变量起止点的坐标值该坐标值是相对于公式曲线自身坐标系的坐标值。其中起点坐标为自变量的初始值，终点坐标为自变量的终止值。如图６－１所示，选定椭圆线段的Ｚ坐标为自变量＃２，起点Ｓ的Ｚ坐标为Ｚ１＝８，终点Ｔ的Ｚ坐标为Ｚ２＝－８。则自变量＃２的初始值为８，终止值为－８。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工３．进行函数变换，确定因变量相对于自变量的宏表达式如图６－１，Ｚ坐标为自变量＃２，则Ｘ坐标为因变量＃１，那么Ｘ用Ｚ表示为：分别用宏变量＃１、＃２代替上式中的Ｘ、Ｚ，即得因变量＃１相对于自变量＃２的宏表达式：４．确定公式曲线自身坐标系原点对编程原点的偏移量（含正负号）该偏移量是相对于工件坐标系而言的。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工如图６－１所示，椭圆线段自身原点相对于编程原点的Ｘ轴偏移量ΔＸ＝１５，Ｚ轴偏移量ΔＺ＝－３０５．判别在计算工件坐标系下的Ｘ坐标值（＃１１）时，宏变量＃１的正负号（１）根据编程使用的工件坐标系，确定编程轮廓为零件的下侧轮廓还是上侧轮廓：当编程使用的是Ｘ向下为正的工件坐标系，则编程轮廓为零件的下侧轮廓，当编程使用的是Ｘ向上为正的工件坐标系，则编程轮廓为零件的上侧轮廓。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工（２）以编程轮廓中的公式曲线自身坐标系原点为原点，绘制对应工件坐标系的Ｘ′和Ｚ′坐标轴，以其Ｚ′坐标轴为分界线，将轮廓分为正负两种轮廓，编程轮廓在Ｘ′正方向的称为正轮廓，编程轮廓在Ｘ负方向的称为负轮廓；（３）如果编程中使用的公式曲线是正轮廓，则在计算工件坐标系下的Ｘ坐标值（＃11）时宏变量＃１的前面应冠以正号，反之为负。如图６－１所示，在Ｘ向下为正的前置刀架数控车床编程工件坐标系下，编程中使用的是零件的下侧轮廓，其中的公式曲线为负轮廓，所以在计算工件坐标系下的Ｘ坐标值（＃１１）时宏变量＃１的前面应冠以负号。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工６．套用宏编程模板（１）设Ｚ坐标为自变量＃２，Ｘ坐标为因变量＃１，自变量步长为ΔＷ，则公式曲线段的精加工程序宏指令编程模板如下：＃２＝Ｚ１给自变量＃２赋值Ｚ１：Ｚ１是公式曲线自身坐标系下起始点的坐标值ＷＨＩＬＥ［＃２ＧＥＺ２］ＤＯｎ自变量＃２的终止值Ｚ２：Ｚ２是公式曲线自身坐标系下终止点的坐标值＃１＝ｆ（＃２）函数变换：确定因变量＃１（Ｘ）相对于自变量＃２（Ｚ）的宏表达式上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工＃１１＝±＃１＋ΔＸ计算工件坐标系下的Ｘ坐标值＃１１：编程中使用的是正轮廓，＃１前冠以正，反之冠以负；ΔＸ为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的Ｘ轴偏移量。＃２２＝＃２＋ΔＺ计算工件坐标系下的Ｚ坐标值＃２２：ΔＺ为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的Ｚ轴偏移量Ｇ０１Ｘ［２∗＃１１］Ｚ［＃２２］直线插补，Ｘ为直径编程＃２＝＃２－ΔＷ自变量以步长ΔＷ变化ＥＮＤｎ循环结束（２）设Ｘ坐标为自变量＃１，Ｚ坐标为因变量＃２，自变量步长为ΔＵ，则公式曲线段的精加工程序宏指令编程模板如下：上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工＃１＝Ｘ１给自变量＃１赋值Ｘ１：Ｘ１是公式曲线自身坐标系下起始点的坐标值ＷＨＩＬＥ＃１ＧＥＸ２自变量＃１的终止值Ｘ２：Ｘ２是公式曲线自身坐标系下终止点的坐标值＃２＝ｆ（＃１）函数变换：确定因变量＃２（Ｚ）相对于自变量＃１（Ｘ）的宏表达式＃１１＝±＃１＋ΔＸ计算工件坐标系下的Ｘ坐标值＃１１：编程使用的是正轮廓，＃１前冠以正，反之冠以负。ΔＸ为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的Ｘ轴偏移量。上一页下一页返回任务一椭圆面零件加工＃２２＝＃２＋ΔＺ计算工件坐标系下的Ｚ坐标值＃２２：ΔＺ为公式曲线自身坐标原点相对于编程原点的Ｚ轴偏移量Ｇ０１Ｘ［２∗＃１１］Ｚ［＃２２］直线插补，Ｘ为直径编程＃１＝＃１－ΔＵ自变量以步长ΔＵ变化ＥＮＤｎ循环结束（四）参考程序根据公式曲线宏程序编程思路和使用步骤，本工作任务采用固定形状循环与宏程序相结合的方式进行编程，参考程序见表６－９，程序名为“Ｏ１６０”。上一页返回任务二抛物线面零件加工一、编程指令参照椭圆面零件加工相关知识。二、加工工艺分析（一）选择工、量、刃具１．工具选择４５钢棒装夹在三爪定心卡盘上，用划线盘校正并夹紧，其他工具如表６－１１所示。２．量具选择外圆、长度精度要求不高，选用０～１５０ｍｍ游标卡尺测量，表面粗糙度用表面粗糙度样板比对，抛物线用样板检测。下一页返回任务二抛物线面零件加工刀具规格、参数见表６－１１。３．刀具选择选择外圆车刀粗精车外圆，注意车刀副切削刃不能与椭圆发生干涉。详细选刀原则可参考综合成型面类零件加工相关部分。（二）加工工艺路线车工件端面，粗、精加工外圆轮廓。具体加工工艺见表６－１２。（三）选择合理切削用量合理选择切削用量，具体切削用量见表６－１２所示。上一页下一页返回任务二抛物线面零件加工三、编制参考程序（一）建立工件坐标系根据工件坐标系建立原则：数控车床工件原点一般设在工件右端面与工件回转轴线交点处，故工件坐标系设置在工件右端面中心处。（二）计算基点坐标根据编程尺寸的计算方法自行计算各基点坐标。（三）公式曲线宏程序编程思路和使用步骤１．选定自变量将Ｚ坐标定义为自变量。上一页下一页返回任务二抛物线面零件加工２．确定自变量的起止点的坐标值该坐标值是相对于公式曲线自身坐标系的坐标值。其中起点坐标为自变量的初始值，终点坐标为自变量的终止值。如图６－６所示，选定抛物线段的Ｚ坐标为自变量＃２，起点Ｓ的Ｚ坐标为Ｚ１＝１５.６２６，终点Ｔ的Ｚ坐标为Ｚ２＝１.６。则＃２的初始值为１５.６２６，终止值为１.６。３．进行函数变换，确定因变量相对于自变量的宏表达式如图６－６所示，Ｚ坐标为自变量＃２，则Ｘ坐标为因变量＃１，那么Ｘ用Ｚ表示为：上一页下一页返回任务二抛物线面零件加工分别用宏变量＃１、＃２代替上式中的Ｘ、Ｚ，即得因变量＃１相对于自变量＃２的宏表达式：４．确定公式曲线自身坐标系原点对编程原点的偏移量（含正负号）该偏移量是相对于工件坐标系而言的。如图６－６所示，抛物线段自身原点相对于编程原点的Ｘ轴偏移量ΔＸ＝２０，Ｚ轴偏移量ΔＺ＝－２５.６２６５．判别在计算工件坐标系下的Ｘ坐标值（＃１１）时，宏变量＃１的正负号上一页下一页返回任务二抛物线面零件加工（１）根据编程使用的工件坐标系，确定编程轮廓为零件的下侧轮廓还是上侧轮廓：当编程使用的是Ｘ轴向下为正的工件坐标系，则编程轮廓为零件的下侧轮廓，当编程使用的是Ｘ轴向上为正的工件坐标系，则编程轮廓为零件的上侧轮廓。（２）以编程轮廓中的公式曲线自身坐标系原点为原点，绘制对应工件坐标系的Ｘ′和Ｚ′坐标轴，以其Ｚ′坐标轴为分界线，将轮廓分为正负两种轮廓，编程轮廓在Ｘ′轴正方向的称为正轮廓，编程轮廓在Ｘ轴负方向的称为负轮廓；（３）如果编程中使用的公式曲线是正轮廓，则在计算工件坐标系下的Ｘ坐标值（＃１１）时宏变量＃１的前面应冠以正号，反之为负。上一页下一页返回任务二抛物线面零件加工如图６－６所示，在Ｘ轴向下为正的前置刀架数控车床编程工件坐标系下，编程中使用的是零件的下侧轮廓，其中的公式曲线为负轮廓，所以在计算工件坐标系下的Ｘ坐标值（＃１１）时宏变量＃１的前面应冠以负号。６．套用宏编程模板设Ｚ坐标为自变量＃２，Ｘ坐标为因变量＃１，自变量步长为ΔＷ，则公式曲线段的精加工程序宏指令编程模板如下：＃２＝Ｚ１给自变量＃２赋值Ｚ１：Ｚ１是公式曲线自身坐标系下起始点的坐标值上一页下一页返回任务二抛物线面零件加工ＷＨＩＬＥ［＃２ＧＥＺ２］ＤＯｎ自变量＃２的终止值Ｚ２：