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1、6.1.2 子程序的格式子程序的格式 在大多数数控系统中，子程序和主程序并无本质区别，它们在程序号及程序内容方面基本相同。一般主程序中使用G90指令，而子程序使用G91指令，避免刀具在同一位置加工。但子程序和主程序结束标记不同，主程序用M02或M30表示主程序结束，而子程序则用M99表示子程序结束，并实现自动返回主程序功能。子程序格式如下所示：编程举例如下：子程序执行完以后，执行主程序顺序号为18的程序段。对于子程序结束指令M99，不一定要单独书写一行。第1页/共59页6.1.3 子程序的调用子程序的调用 在FANUC系统中，子程序的调用可通过辅助功能代码M98指令进行，且在调用格式中将子程序
2、的程序号地址改为P，其常用的子程序调用格式有两种。1、子程序调用格式一 M98 P L；例1 M98 P100 L5；例2 M98 P100；其中地址P后面的四位数字为子程序号，地址L的数字表示重复调用的次数，子程序号及调用次数前的0可省略不写。如果只调用子程序一次，则地址L及其后的数字可省略。例如：例1表示调用子程序“O100”共5次，而例2表示调用子程序一次。2、子程序调用格式二 M98 P；例3 M98 P50010；例4 M98 P510；地址P后面的八位数字中，前四位表示调用次数，后四位表示子程序号，采用这种调用格式时，调用次数前的0可以省略不写，但子程序号前的0不可省略。第2页/共
3、59页6.1.4 子程序的嵌套子程序的嵌套 为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。当主程序调用子程序时，该子程序被认为是一级子程序。系统不同，其子程序的嵌套级数也不相同，FANU系统可实现子程序4级嵌套（图6-1）。图6-1子程序的嵌套第3页/共59页6.1.5 子程序调用的特殊用法子程序调用的特殊用法 1、子程序返回到主程序某一程序段，如果在子程序的返回程序段中加上Pn，则子程序在返回主程序时将返回到主程序中顺序号为“N”的那个程序段。其程序格式如下：M99 Pn；M99 P100；（返回到N100程序段）2、自动返回到程序头 如果在主程序中执行M99，
4、则程序将返回到主程序的开头并继续执行程序。也可以在主程序中插入“M99 Pn；”用于返回到指定的程序段。为了能够执行后面的程序，通常在该指令前加“/”，以便在不需要返回执行时，跳过该程序段。3、强制改变子程序重复执行的次数 用“M99 L；”指令可强制改变子程序重复执行的次数，其中L表示子程序调用的次数。例如，如果主程序用“M98 P L99；”调用，而子程序采用“M99 L2；”返回，则子程序重复执行的次数为2次。第4页/共59页6.1.6子程序的应用 1、实现零件的分层切削当零件在某个方向上的总切削深度比较大时，可通过调用该子程序采用分层切削的方式来编写该轮廓的加工程序。例例1 立式加工中
5、心上加工如图6-2a所示凸台外形轮廓，Z向采用分层切削的方式进行，每次Z向背吃刀量为5.0mm,试编写其数控铣加工程序。a）实例平面图 b）子程序轨迹图第5页/共59页2、同平面内多个相同轮廓形状工件的加工 在数控编程时，只编写其中一个轮廓形状加工程序，然后用主程序来进行调用。例例2 加工如图6-3外形轮廓的零件，三角形凸台高为5mm,试编写该外形轮廓的数控铣精加工程序。a）实例平面图 b）子程序轨迹图第6页/共59页 3、实现程序的优化 数控铣床/加工中心的程序往往包含有许多独立的工序，编程时，把每一个独立的工序编成一个子程序，主程序只有换刀和调用子程序的命令，从而实现优化程序的目的。4、综
6、合举例 加工如图6-4所示轮廓，以知刀具起始位置为（0，0，100），切深为10mm，试编制程序。第7页/共59页 例 加工图2-1所示工件，取零件中心为编程零点，选用12键槽铣刀加工。子程序用中心轨迹编程。本例与上例不同点在于，它是一个阶梯孔，只要铣孔类的刀具选取好就行，其它与上例一致，采用增量方式完成相同轮廓的重复加工。第8页/共59页6.2 FANUC系统的坐标变换指令应用系统的坐标变换指令应用 6.2.1 6.2.1 极坐标编程极坐标编程 1、极坐标指令 G16；极坐标系生效指令。G15；极坐标系取消指令。2、指令说明 当使用极坐标指令后，坐标值以极坐标方式指定，即以极坐标半径和极坐标
7、角度来确定点的位置。极坐标半径 当使用G17、G18、G19选择好加工平面后，用所选平面的第一轴地址来指定，该值为用正值表示。极坐标角度 用所选平面的第二坐标地址来指定极坐标角度，极坐标的零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度方向的正向。第9页/共59页 例例 如图6-5所示A点与B点的坐标，采用极坐标方式可描述如下：A点 X40.0 Y0；（极坐标半径为50，极坐标角度为0）B点 X40.0 Y60.0；（极坐标半径为50，极坐标角度为60）刀具从A点到B点采用极坐标系编程如下：G00 X50.0 Y0；（直角坐标系）G90 G17 G16；(选择XY平面，极坐标生效)G01 X40
8、.0 Y60.0；(终点极坐标半径为40，终点极坐标角度为60)G15；（取消极坐标）第10页/共59页 3、极坐标系原点 极坐标原点指定方式有两种，一种是以工件坐标系的零点作为极坐标原点；另一种是以刀具当前的位置作为极坐标系原点。（1）以工件坐标系作为极坐标系原点 当以工件坐标系零点作为极坐标系原点时，用绝对值编程方式来指定，如程序段“G90G17G16；”。极坐标半径值是指程序段终点坐标到工件坐标系原点的距离，极坐标角度是指程序段终点坐标与工件坐标系原点的连线与X轴的夹角，如图6-5所示。（2）以刀具当前点作为极坐标系原点 当以刀具当前位置作为极坐标系原点时，用增量值编程方式来指定，如程序
9、段“G91G17G16；”。极坐标半径值是指程序段终点坐标到刀具当前位置的距离，角度值是指前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的夹角。第11页/共59页 例例 如图6-6所示，当刀具刀位点位于A点，并以刀具当前点作为极坐标系原点时，极坐标系之前的坐标系为工件坐标系，原点为O点。这时，极坐标半径为当前工件坐标系原点到轨迹终点的距离（图中AB线段的长度）；极坐标角度为前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的夹角（图中线段OA与线段AB的夹角）。图中BC段编程时，B点为当前极坐标系原点，角度与半径的确定与AB段类似。图6-5 以工件坐标系原点作用极坐标系原点 图6-6以刀具当前点作
10、为极坐标系原点 第12页/共59页 采用极坐标系编程，可以大大减少编程时的计算工作量。因此，在数控铣床/加工中心的编程中得到广泛应用。通常情况下，图纸尺寸以半径与角度形式标示的零件（如正多边形外形铣，图6-6）以及圆周分布的孔类零件（如法兰类零件，图6-7），采用极坐标编程较为合适。图6-6 极坐标加工正多边形外形 图6-7 极坐标加工孔第13页/共59页6.2.2 局部坐标系编程局部坐标系编程 在数控编程中，为了方便编程，有时要给程序选择一个新的参考，通常是将工件坐标系偏移一个距离。在FANUC系统中，通过指令G52来实现。1、指令格式 G52 X Y Z ；G52 X0 Y0 Z0；2、指
11、令说明 G52 设定局部坐标系，该坐标系的参考基准是当前设定的有效工件坐标系原点，即使用G54G59设定的工件坐标系。X Y Z 是指局部坐标系的原点在原工作坐标系中的位置，该值用绝对坐标值加以指定。G52 X0 Y0 Z0 表示取消局部坐标，其实质是将局部坐标系仍设定在原工件坐标系原点处。第14页/共59页 1、指令格式（1）格式一 G51 I J K P ；例例 G51 I0 J10.0 P2000；在G51 后，运动指令的坐标值以（X，Y，Z）为缩放中心，按P 规定的缩放比例进行计算，如图1-7所示。在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。I J K 该参
12、数的作用有两个：第一，选择要进行比例缩放的轴，其中I表示X轴，J表示Y轴，以上例子表示在X、Y轴上进行比例缩放，而在Z轴上不进行比例缩放；第二，指定比例缩放的中心，“I0 J10.0”表示缩放中心在坐标（0，10.0）处，如果省略了I、J、K，则G51指定刀具的当前位置作为缩放中心。P 为进行缩放的比例系数,不能用小数点来指定该值，“P2 000”表示缩放比例为2倍。6.2.3 比例缩放比例缩放第15页/共59页 （2）格式二 G51 X Y Z P ；例例 G51 X10.0 Y20.0 P1500；X Y Z 该参数与格式一中的I、J、K参数作用相同，不过是由于系统不同，书写格式不同罢了。
13、（3）格式三 G51 X Y Z I J K ；例例 G51 X10.0 Y20.0 Z0 I1.5 J2.0 K1.0；X Y Z 用于指定比例缩放的中心；I J K 用于指定不同坐标方向上的缩放比例，该值用带小数点的数值指定。I、J、K可以指定不相等的参数，表示该指令允许沿不同的坐标方向进行不等比例缩放。上例表示在以坐标点（0，0，0）为中心进行比例缩放，在X轴方向的缩放倍数为1.5倍，在Y轴方向上的缩放倍数为2倍，在Z轴方向则保持原比例不变。取消缩放格式：G50；第16页/共59页6.2.4 可编程镜像可编程镜像 使用编程的镜像指令可实现沿某一坐标轴或某一坐标点的对称加工。在一些老的数控
14、系统中通常采用M指令来实现镜像加工，在FANUC 0i及更新版本的数控系统中则采用G51或G51.1来实现镜像加工。1指令格式 （1）格式一 G17 G51.1 X Y ；G50.1；X Y 用于指定对称轴或对称点。当G51.1指令后仅有一个坐标字时，该镜像是以某一坐标轴为镜像轴。如下例所示：例 G51.1 X10.0；上例表示沿某一轴线进行镜像，该轴线与Y轴相平行且与X轴在X=10.0处相交。当G51.1指令中同时有X和Y坐标字时，表示该镜像是以某一点作为对称点进行镜像。例如以点（10，10）作为对称点的镜像指令如下：例 G51.1 X10.0 Y10.0；G50.1 表示取消镜像第17页/
15、共59页 （2）格式二 G17 G51 X Y I J ；G50；使用这种格式时，指令中的I、J值一定是负值，如果其值为正值，则该指令变成了缩放指令。另外，如果I、J值虽是负值但不等于1，则执行该指令时，既进行镜像又进行缩放。如下指令所示：例1 G17 G51 X10.0 Y10.0 I1.0 J1.0；执行该指令时，程序以坐标点（10.0，10.0）进行镜像，不进行缩放。例2 G17 G51 X10.0 Y10.0 I2.0 J1.5；执行该指令时，程序在以坐标点（10.0，10.0）进行镜像的同时，还要进行比例缩放，其中轴X方向的缩放比例为2.0，而Y轴方向的缩放比例为1.5。同样，“G5
16、0；”表示取消镜像。第18页/共59页 6.2.5 坐标系旋转坐标系旋转 对于某些围绕中心旋转得到的特殊的轮廓加工，如果根据旋转后的实际加工轨迹进行编程，就可能使坐标计算的工作量大大增加，而通过图形旋转功能，可以大大简化编程的工作量。1、指令格式 G17 G68 X Y R ；G69；G68 坐标系旋转生效指令；G69 坐标系旋转取消指令；X Y 用于指定坐标系旋转的中心；R 用于指定坐标系旋转的角度，该角度一般取0360的正值。旋转角度的零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度方向的正方向。不足1的角度以小数点表示，如1054用10.9表示。例例 G68 X30.0 Y50.0 R45
17、.0；该指令表示坐标系以坐标点（30，50）作为旋转中心，逆时针旋转45。第19页/共59页6.3 FANUC系统的宏程序编程应用系统的宏程序编程应用6.3.1非圆曲线与三维型面的拟合加工方法 1、非圆曲线轮廓的拟合计算方法（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，对其设定节点所进行的坐标值计算方法，称为等间距法，如图623所示。采用这种方法进行手工编程时，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。（2）等插补段法 当设定其相邻两节点间的弦长相等时，对该轮廓曲线所进行节点坐标值计算方法称为等插补段
18、法。（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（亦包括圆心和半径）作一圆。第20页/共59页 2、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（图65）或圆弧线（图63）来拟合。图624 三维型面母线的拟合 图625拟合误差第21页/共59页6.3.2 B类宏程序类宏程序 用户宏程序分为A类、B类两种。一般情况下，在一些较老的FANUC系统（如FANUC 0MD）中采用A类宏程序，而在较为先进的系统（如FANUC 0i）中则采用B类宏程序。1、B类宏程序的特点 在FA
19、NUC 0MD等老型号的系统面板上没有“+”、“”、“*”、“/”、“=”、“”等符号。故不能进行这些符号输入，也不能用这些符号进行赋值及数学运算。所以，在这类系统中只能按A类宏程序进行编程。而在FANUC 0i及其后（如FANUC 18i等）的系统中，则可以输入这些符号并运用这些符号进行赋值及数学运算,即按B类宏程序进行编程。2、B类宏程序的变量 B类宏程序的变量与A类宏程序的变量基本相似，主要区别有以下几个方面：（1）变量的表示 B类宏程序除可采用A类宏程序的变量表示方法外，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“”中。第22页/共59页 例例 1+2+10 当1=10，2=
20、100时，该变量表示120。（2）变量的引用 引用变量也可以采用表达式，如下例所示：例例 G01 X100-30.0 Y-101 F101+#103；当100=100.0、101=50.0、103=80.0时。上例即表示为G01 X70.0 Y-50.0 F130；3、变量的赋值 变量的赋值方法有两种，即直接赋值和引数赋值。（1）直接赋值 变量可以在操作面板上用“MDI”方式直接赋值，也可在程序中以等式方式赋值，但等号左边不能用表达式。B类宏程序的赋值为带小数点的值。在实际编程中，大多采用在程序中以等式方式赋值的方法。例例 100=100.0；100=30.0+20.0；第23页/共59页 （
21、2）引数赋值 宏程序以子程序方式出现，所用的变量可在宏程序调用时赋值。例例 G65 P1000 X100.0 Y30.0 Z20.0 F100.0；该处的X、Y、Z不代表坐标字，F也不代表进给字，而是对应于宏程序中的变量号，变量的具体数值由引数后的数值决定。引数宏程序体中的变量对应关系有两种，见表64及表65。这两种方法可以混用，其中G、L、N、O、P不能作为引数代替变量赋值。1）变量赋值方法 例例1 G65 P0030 A50.0 I40.0 J100.0 K0 I20.0 J10.0 K40.0；经赋值后1=50.0，4=40.0，5=100.0，6=0，7=20.0，8=10.0，9=4
22、0.0。2）变量赋值方法 例例2 G65 P0020 A50.0 X40.0 F100.0 经赋值后1=50.0，24=40.0，9=100.0。3）变量赋值方法和混合使用 例例3 G65 P0030 A50.0 D40.0 I100.0 K0 I20.0；经赋值后，I20.0与D40.0同时分配给变量7，则后一个7有效，所以变量7=20.0，其余同上。第24页/共59页 变量赋值方法变量赋值方法引 数变 量引 数变 量引 数变 量引 数变 量A1I310I619I928B2J311J620J929C3K312K621K930I14I413I722I1031J15J414J723J1032K1
23、6K415K724K1033I27I516I825J28J517J826K29K518K827第25页/共59页 变量赋值方法变量赋值方法引 数变 量引 数变 量引 数变 量引 数变 量A1H11R18X24B2I4S19Y25C3J5T20Z26D7K6U21E8M13V22F9Q17W23第26页/共59页 4、运算指令 B类宏程序的运算指令与A类宏程序的运算指令有很大的区别，它的运算相似于数学运算，仍用各种数学符号来表示，常用运算指令见表63。功 能格式备注与示例定义、转换i=#j100=1，100=30.0加法i=#j+#k100=1+2减法i=#j-#k100=100.0-2乘法i=
24、#j*#k100=1*2除法i=#j/#k100=1/30正弦i=SIN#j100=SIN1反正弦i=ASIN#j#100=COS36.3+2余弦i=COS#j#100=ATAN1/2第27页/共59页反余弦i=ACOS#j正切i=TAN#j反正切i=ATAN#j/#k平方根i=SQRT#j100=SQRT1*6-1000绝对值i=ABS#j100=EXP1舍入i=ROUND#j上取整i=FIX#j下取整i=FUP#j自然对数i=LN#j指数函数i=EXP#j或i=#j OR#k逻辑运算一位一位地按二进制执行异或i=#j XOR#k与i=#j AND#kBCD转BINi=BIN#j用于与PMC
25、的信号交换第28页/共59页 （1）函数SIN、COS等的角度单位是度，分和秒要换算成带小数点的度。如 9030表示为90.5，3018表示为30.3。（2）宏程序数学计算的次序依次为：函数运算（SIN、COS、ATAN等），乘和除运算（*、/、AND等），加和减运算（+、OR、XOR等）。例例 1=2+3*SIN4；运算次序为：1）函数 SIN4；2）乘和除运算 3*SIN4；3）加和减运算 2+3*SIN4。（3）函数中的括号 括号用于改变运算次序，函数中的括号允许嵌套使用，但最多只允许嵌套5层。例例 1=SIN2+3*4+5/6；第29页/共59页 （4）宏程序中的上、下取整运算CNC处
26、理数值运算时，若操作产生的整数大于原数时为上取整，反之则为下取整。例例 设1=1.2，2=-1.2。执行3=FUP1时，2.0赋给3；执行3=FIX1时，1.0赋给3；执行3=FUP2时，-2.0赋给3；执行3=FIX2时，-1.0赋给3；5、控制指令 控制指令起到控制程序流向的作用。（1）分支语句 格式一 GOTO n；例例 GOTO 200；该例为无条件转移。当执行该程序段时，将无条件转移到N200程序段执行。第30页/共59页格式二 IF条件表达式GOTO n；例例 IF#1GT#100GOTO 200；该例为有条件转移语句。如果条件成立，则转移到N200程序段执行；如果条件不成立，则执
27、行下一程序段。条件表达式的种类见表64。I EQ j等于（=）IF 5 EQ#6 GOTO 300；i NE j不等于（）IF 5 NE 100 GOTO 300；i GT j大于（）IF 6 GT#7 GOTO 100；i GE j大于等于（）IF 8GE100 GOTO 100；i LT j小于（）IF 9 LT#10 GOTO 200；i LE j小于等于（）IF 11 LE 100 GOTO 200；（2）循环指令 WHILE条件表达式 DO m(m=1、2、3)；END m；当条件满足时，就循环执行WHILE与END之间的程序段m次；当条件不满足时，就执行END m的下一个程序段。第
28、31页/共59页1、13可随意使用且可多次使用WHILE DO1;程序END1;WHILE DO1;程序END1;2、DO范围不能重叠WHILE DO1;程序WHILE DO2;END1;程序END2;第32页/共59页3、DO循环体最大嵌套深度为三重WHILE DO1;WHILE DO2;WHILE DO3;程序END3;END2;END1;4、控制不能跳转到循环体外WHILE DO1;IF GOTO n;END1;Nn ;第33页/共59页5、分支不能直接跳转到循环体内IF GOTO n;WHLE DO1;Nn ;END1;说明：WHILE语句对条件的处理与IF 语句类似。在DO和END后
29、的数字是用于指定处理的范围（称循环体）的识别号，数字可用1、2、3表示。当使用1、2、3之外的数时，产生126号报警。While的嵌套对单重DO-END循环体来说，识别号（13）可随意使用且可多次使用。但当程序中出现循环交叉(DO范围重叠)时，产生124号报警。第34页/共59页6.3.3 宏程序编程实例1简单平面曲线轮廓加工对简单平面曲线轮廓进行加工，通常采用小直线段逼近曲线来完成的。具体算法是采用某种规律在曲线上取点，然后用小直线段将这些点连接起来完成加工。对于椭圆加工，假定椭圆长(X向)、短轴(Y向)半长分别为A和B，则椭圆的极坐标方程为，利用此方程可方便地完成在椭圆上取点工作。例 编程
30、零点在椭圆中心，a=50，b=30，椭圆轮廓为外轮廓，下刀点在椭圆右极限点，刀具直径18，加工深度10mm。程序如下：第35页/共59页O0001；（椭圆外轮廓）N010 G54 G90 G0 G17 G40;（程序初始化）N020 Z50 M30 S1000;N030 X60 Y-15;N040 Z5 M07;N050 G01 Z-12 F800;N060 G42 X50 D1 F100;N070 Y0;N080#1=0.5;（变量初始值0.5度）N090 WHILE#1 LE 360 DO1;N100#2=50*COS#1;N110#3=30*SIN#1;N120 G1 X#2 Y#3;N
31、130#1=#1+0.5;N140 END1;N150 G1 Y15;N160 G0 G40 X60;N170 Z100;N180 M30;（程序结束）第36页/共59页例 用宏程序编写如图6-31所示椭圆凸台加工程序。编程提示 如图6-32所示,加工椭圆时，以角度a为自变量，则在XY平面内，椭圆上各点坐标分别是（18cosa，24sina），坐标值随角度的变化而变化。对于椭圆的锥度加工，当Z每抬高d 时，长轴及短轴的半径将减小dtan30，因此高度方向上用Z值作为自变量。加工时，为避免精加工余量过大，先加工出长半轴为24mm、短半轴为18mm的椭圆柱，再加工椭圆锥。其余思路与前球面的加工相同
32、。图6-31 B类宏程序编程实例 图6-32 B类宏程序变量运算2相同轮廓的重复加工 在实际加工中，实现相同轮廓重复加工的方法还可以采用宏程序来完成加工，如6.1节图6-5所示，用一个宏程序完成加工。第37页/共59页O1000；（程序名）G54 G90 G17 G40；（程序初始化）G00 Z50 M03 M07 S1000；（快速抬刀至安全距离，主轴正转，冷却液开）#1=2；（行数）#2=3；（列数）#3=150；（列距）#4=100；（行距）#5=-150；（左下角孔中心坐标(起始孔)）#6=-50；#10=1；（列变量）WHILE#10 LE#2 DO1；#11=1；（行变量）#20=
33、#5+#10-1*#3；（待加工孔的孔心坐标X）WHILE#11 LE#1 DO2；#21=#6+#11-1*#4；（孔心坐标Y）G0 X#20+24 Y#21；Z2；G1 Z-22 F100；G3 I-24；G0 Z-10；G1 X#20+34；G3 I-34；G0 Z5；#11=#11+1；END2；#10=#10+1；END1；G0 Z100；M30；（程序结束）第38页/共59页3环切在数控加工中环切是一种典型的走刀路线。环切主要用于轮廓的半精、精加工及粗加工，用于粗加工时，其效率比行切低，但可方便的用刀补功能实现。环切加工是利用已有精加工刀补程序，通过修改刀具半径补偿值的方式，控制刀
34、具从内向外或从外向内，一层一层去除工件余量，直至完成零件加工。例 用环切方案加工图6-33所示零件内槽，环切路线为从内向外。图6-33 内槽第39页/共59页环切刀具补偿值确定过程如下：（1）根据内槽圆角半径R6，选取12键槽铣刀，精加工余量为0.5mm，走刀步距取10mm；（2）由刀具半径6mm，可知精加工和半精加工的刀补半径分别为6mm和6.5mm；（3）如图所示，为保证第一刀的左右两条轨迹按步距要求重叠，则两轨迹间距离等于步距，则该刀刀补值=30-10/2=25mm；（4）根据步距确定中间各刀刀补值，第二刀刀补值=25-10=15mm，第三刀刀补值=15-10=5，该值小于半精加工刀补值
35、，说明此刀不需要。由上述过程，可知，环切总共需要4刀，刀补值分别为25 mm、15 mm、6.5 mm、6mm。当使用刀具半径补偿来完成环切时，不管我们采用何种方式修改刀具半径补偿值，由于受刀补建、撤的限制，它们都存在走刀路线不够简洁，空刀距离较长的问题。对于图6-33所示的轮廓，其刀具中心轨迹很好计算，此时如用宏程序直接计算中心轨迹路线，则可简化走刀路线，缩短空刀距离。在下面O1000的程序中，用#1、#2表示轮廓左右和上边界尺寸，编程零点在R30圆心，加工起始点放在轮廓右上角（可削除接刀痕）。第40页/共59页O1000；（程序名）G54 G90 G17 G40；（初始化）G0 Z50 M
36、03 S100；#4=30；（左右边界）#5=60；（上边界）#10=25；（粗加工刀具中心相对轮廓偏移量（相当于刀补程序中的刀补值）#11=9.25；（步距）#12=6；（精加工刀具中心相对轮廓偏移量（刀具真实半径）G0 X#4-#10-2 Y#5-#10-2；Z5；G1 Z-10 F60；#20=2；WHILE#20 GE 2 DO1；WHILE#10 GE#12 DO2；#1=#4-#10；（左右实际边界）#2=#5-#10；（上边实际边界）G1 X#1-2 Y#2-2 F200；G3 X#1 Y#2 R2；（圆弧切入到切削起点）G1 X-#1；Y0；G3 X#1 R#1；G1 Y#2；
37、G3 X#1-2 Y#2-2 R2；#10=#10-#11；END2；#10=#12；#20=#20-1；END1；G0 Z50；M30；（程序结束）第41页/共59页4行切一般来说，行切主要用于粗加工，在手工编程时多用于规则矩形平面、台阶面和矩形下陷加工，对非矩形区域的行切一般用自动编程实现。矩形平面一般采用直刀路线加工，在主切削方向，刀具中心需切削至零件轮廓边，在进刀方向，在起始和终止位置，刀具边沿需伸出工件一距离，以避免欠切。对矩形下陷而言，由于行切只用于去除中间部分余量，下陷的轮廓是采用环切获得的，因此其行切区域为半精加工形成的矩形区域，计算方法与矩形平面类似。图6-34 矩形行切第4
38、2页/共59页5水平圆柱面加工水平圆柱面加工可采用行切加工，加工方式分为圆柱面的轴向走刀加工及圆柱面的周向走刀加工两种。.a 圆柱面的轴向走刀加工 b 圆柱面的周向走刀加工 （1）圆柱面的轴向走刀加工 沿圆柱面轴向走刀，沿圆周方向进刀；走刀路线短，加工效率高，加工后圆柱面直线度好；用于模具加工，脱模力较大；程序可用宏程序或自动编程实现。（2）圆柱面的周向走刀加工沿圆柱面圆周方向走刀，沿轴向进刀；走刀路线通常比前一方式长，加工效率较低，但用于大直径短圆柱则较好，加工后圆柱面轮廓度较好；用于模具加工，脱模力较小；程序可用子程序重复或宏程序实现，用自动编程实现程序效率太低。第43页/共59页6球面加
39、工（1）球面加工使用的刀具粗加工可以使用键槽铣刀或立铣刀，也可以使用球头铣刀。精加工应使用球头铣刀。（2）球面加工的走刀路线一般使用一系列水平面截球面所形成的同心圆来完成走刀。在进刀控制上有从上向下进刀和从下向上进刀两种，一般应使用从下向上进刀来完成加工，此时主要利用铣刀侧刃切削，表面质量较好，端刃磨损较小，同时切削力将刀具向欠切方向推，有利于控制加工尺寸。（3）进刀控制算法第44页/共59页（4）进刀点的计算先根据允许的加工误差和表面粗糙度，确定合理的Z向进刀量，再根据给定加工深度Z，计算加工圆的半径，即：r=sqrtR2-z2。此算法走刀次数较多。先根据允许的加工误差和表面粗糙度，确定两相
40、邻进刀点相对球心的角度增量，再根据角度计算进刀点的r和Z值，即Z=R*sin，r=R*cos。（5）进刀轨迹的处理对立铣刀加工，曲面加工是刀尖完成的，当刀尖沿圆弧运动时，其刀具中心运动轨迹也是一行径的圆弧，只是位置相差一个刀具半径。对球头刀加工，曲面加工是球刃完成的，其刀具中心是球面的同心球面，半径相差一个刀具半径。第45页/共59页在上例中可看出，角度每次增加的大小和最后工件的加工表面质量有较大关系，即计数器的每次变化量与加工的表面质量和效率有直接关系。希望读者在实际应用中注意。例 加工如图6-38所示的R40外球面，刀具为的立铣刀，试来编写该图加工的程序。图6-38 外球面加工 6-39
41、内球面加工 例 加工如图6-39所示的R40内球面，刀具为的球铣刀，试来编写该图加工的程序。为对刀方便，宏程序编程零点在球面最高处中心，采用从下向上进刀方式。其主程序与上例类似，宏程序调用参数与上例相同，本例不再给出。球刀加工宏程序号O9016。第46页/共59页7倒圆与倒角加工 例 如图6-40所示轮廓，用f 20mm立铣刀加工外轮廓，用R6mm的球形铣刀进行轮廓倒角加工，试编写其加工程序。加工本例工件时，先采用立铣刀加工出外形轮廓，再用R6mm的球形铣刀进行倒角加工，加工过程中以球心作为刀位点，编程时以加工高度“#101”作为自变量，刀位点（球心）到上表面的距离“#102”和导入的刀具半径
42、补偿参数“#103”为应变量，通过“G10”指令导入刀具补偿参数，加工出与外轮廓等距的偏移轮廓。图6-40 倒角编程实例第47页/共59页（1）程序导入补偿值指令G10。工件倒圆或倒角时，从俯视图中观察，其实际的切削轨迹就好像将轮廓不断地作等距偏移，为了实现这种等距偏移，可通过修改刀具半径补偿值来实现。为了在加工过程中实时修改刀具补偿值，可通过编程指令G10来导入相应的补偿值参数，刀具每切削一层，便导入一个新的刀具半径补偿值，从而实现切削轨迹的等距偏移。常用刀具补偿程序赋值格式见表6-5。刀具补偿存储器种类格 式刀具长度补偿（H）几何补偿G10 L10 P_ R_;磨损补偿G10 L11 P_
43、 R_;刀具半径补偿（D）几何补偿G10 L12 P_ R_;磨损补偿G10 L13 P_ R_;指令格式中P为刀具补偿号，R为刀具补偿值。当用G90绝对值指令方式时，R后接的数值就是刀具的补偿值；当用G91增量值指令方式时，R后接的数值和指定的刀具补偿值的和就是刀具的补偿值表6-5 刀具补偿程序赋值格式第48页/共59页（2）轮廓倒圆和倒角的宏程序运算。轮廓倒圆与倒角时，通常使用立铣刀或球形铣刀进行加工，宏程序编程过程中的变量运算见表6-6。表6-6 轮廓倒圆和倒角的变量与运算图 形变量与运算尖刀倒凸圆角球刀倒凸圆角#101角度变量；R倒圆半径；r刀具半径#102=R*sin#101-R：刀
44、具切削点到圆角上表面的距离#103=rRR*cos#101：导入数控系统的刀具半径补偿值参数，该值既可为正值，也可为负值 尖刀倒凸圆角球刀倒凸圆角#101角度变量；R倒圆半径；r刀具半径#102=R+r*sin#101-R-r 刀位点到圆角上表面的距离#103=r+R*cos#101R 导入数控系统的刀具半径补偿值参数，该值既可为正值，也可为负值 第49页/共59页图 形变量与运算尖刀倒凹圆角#101角度变量；R倒圆半径；r刀具半径#102=R*cos#101：刀具切削点到圆角上表面的距离#103=rR*sin#101：导入数控系统的刀具半径补偿值参数，该值既可为正值，也可为负值球刀倒凹圆角#
45、101角度变量；R倒圆半径；r刀具半径#102=rR*cos#101-r：刀位点到圆角上表面的距离，该值通常为负值#103=rR*sin#101：导入数控系统的刀具半径补偿值参数，该值通常为负值 第50页/共59页图 形变量与运算尖刀倒圆#101加工高度变量；q角度常量；R倒圆半径；r刀具半径#102=#101H：刀具切削点到倒角上表面的距离#103=r#101*tanq：导入数控系统的刀具半径补偿值参数球刀倒角#101 加工高度变量；q角度常量；R倒圆半径；r刀具半径#102=#101H+r*sinq-r：刀位点到倒角上表面的距离#103=r*cosq#101*tanq：导入数控系统的刀具半
46、径补偿值参数 第51页/共59页8孔系零件加工孔系零件加工可分为矩形阵列孔系零件和环形阵列孔系零件加工两种情况。（1）矩形阵列孔系零件加工就单孔加工而言，其加工有一次钻削进给和间歇钻削进给之分，为使用方便，定制的宏程序应能完成此两种加工。以图6-41所示工件为例，板厚20，编程零点放在工件左下角。矩形阵列孔系零件宏程序加工，阵列基准为左下角第一个孔。（2）环形阵列孔系加工例 加工图6-42所示工件，板厚40，编程零点放在分布圆中心。图 6-41 矩形阵列孔系零件 图6-42 环形阵列孔系零件图 6-41 矩形阵列孔系零件第52页/共59页例 编写如图6-43所示工件（工件其余轮廓均已加工完成）
47、圆弧表面均布孔的加工程序，并在数控铣床上进行加工。任务分析 该任务要在圆弧表面加工324个均布孔，如果采用一般的编程方法进行编程，则程序冗长。此外，由于在曲面表面钻孔，孔深的一致性无法保证。如果采用宏程序编程则程序简单明了，且容易保证孔深的一致性。同样，为了适合不同系统的数控机床，该任务采用B类宏程序进行编程。宏程序编程时，编程思路是关键。自变量的合理选择也非常重要，选择自变量时，应考虑编程过程中计算的方便性和加工路线的合理性。第53页/共59页图6-44 宏程序编程运算图编程提示 本工件编程的关键是控制孔深度的一致性。为此，要计算出孔的上平面处的Z坐标值。如图6-44所示，以P点为例，各点孔
48、底平面Z坐标值（Zp底）计算如下：第54页/共59页 20世纪90年代以前，市场是销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC机动性平台的软件系统。其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化服务方面具有优势。一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承，和发展。北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA制造工程师数控编程系统。这套系统集CAD、CAM于一体，功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在
49、全国上千家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。CAXA制造工程师数编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。6.4 数控自动编程应用数控自动编程应用第55页/共59页思考与练习思考与练习1、试编写如图所示工件的加工程序（毛坯尺寸为80mm80mm30mm，材料为硬铝），并在数控铣床上进行加工。第56页/共59页2、试编写如图所示工件的加工程序（毛坯尺寸为120mm100mm25mm，材料为硬铝），并在数控铣床上进行加工。第57页/共59页3、试采用自动编程软件编写如图所示工件（毛坯尺寸为80mm80mm40mm，材料为硬铝）的数控铣加工程序，并将该程序通过计算机传输的方法传入数控系统，然后加工出该工件。（该任务的轮廓造型由教师提供，曲面末注过渡圆角为R1）。第58页/共59页感谢您的观赏第59页/共59页