宏程序在数控铣床编程中的应用

伯特利数控陈生

一 二维曲面（如椭圆）的宏程序编制

对于一些只有直线和圆弧插补功能的数控设备而言，是无法直接加工非圆曲线的，例如椭圆，只能用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线 如果没有宏的话，我们要逐点算出曲线上的点，然后慢慢用直线来逼近，从而在编制加工程序时，不但计算繁琐，而且程序冗长 可是应用了宏后，我们可以利用椭圆方程设置变量，编制宏程序，省去了大量繁琐的计算，程序也变得更加简洁 下面就以数控铣床上加工椭圆为例编制宏程序（以下程序均采用FANUC 0i 系统）：

file:///E:/QQPCmgr/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif

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#2=20； （定义椭圆长半轴值）

#3=10； （定义椭圆短半轴值）

#4=0； （定义步距角初值，单位：度）

G00 X[#1+#2] Y[#1+#3]；（快速定位至A 点）

Z5.；

G01 Z-1. F20； （Z 向下刀）

G41 X#2 Y#1 D01 F200； （建立刀具半径左补偿， B点）

N10 G01 X[#2*COS[#4]]Y[#3*SIN[#4]]；（直线插补）

#4=#4-1； （控制步长）

IF [#4GE-360] GOTO 10； （条件判断控制循环）

G01 Y-5.; Z5.；

G00 Z50.;

G40 X-100. Y100.；

M05； M30；

本例中步长取 1 ，如需更高的精度，可适当减小步长 通过本例也可以这样理解：宏就是用公式来加工零件

二 三维曲面（如球面）的宏程序编制

对于具有曲面或复杂轮廓的零件，特别是包含三维曲面的零件，采用一般手工编程困难较大，且容易出现错误，有的甚至无法编制程序 而采用宏程序，就能很好地解决这一问题 下面介绍球面加工的宏程序编制

编制如右上图 2 所示球面的加工程序，铣刀的直径假设为10mm

首先建立被加工零件的数学模型，圆的标准方程： x2+z2=900 以 z 为变量（用#2 表示），则x=√900-z2（x 用 #4 表示），加工时从上往下，故 z （即 #2）的取值范围为 30~0 加工时先定位至 A 点，再 Z 向下刀至 B点，然后开始切削

参考程序如下：

O0002；

G54；

M03 S1000；

G00 X0 Y0 Z50.；

#1=5； （定义刀具半径值）

#2=30； （定义变量 Z 的初始值）

N10 #3=#2*#2； （根据圆的方程定义Z2）

#4=SQRT[900- #3]；（根据圆的方程定义X）

G01 X[#4+#1] Y0 F200；（X 向定位）

G01 Z#2 F20； （Z 向下刀）

G03 I-[#4+#1] J0 F200； （XOY平面内逆时针整圆插补）

#2=#2-0.1；（控制步长）

IF [#2GE0] GOTO

10； （条件判断控制循

环）

G01 Z50.；

G00 X-100. Y100.；

M05；

M30；

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三 圆柱面（或孔口）倒角的宏程序编制

在数控机床应用日益推广的今天，在某些零件边缘的倒角（如孔口的倒角）也逐渐在数控机床上进行加工，利用宏程序控制机床作两轴半联动即可实现倒角

加工如下图 3 所示孔口倒角 C2，可将孔口倒角分解为在 XOY 平面内的整圆与 XOZ 平面内的直线加工组合 加工时采用刀具半径左补偿，逆时针方向走刀 设 #1 为 Z 的变量，初始值为 0，步长为0.1mm，加工时从下往上，设 #1 的取值范围为 0~2#2 为X 的变量 参考程序如下：

O0003；

G54；

M03 S1000；

G00 X0 Y0

Z50.；

Z5.；

#1=0； （定义

变量Z 的初始值）

N10 G01 Z[#1-

2] F20； （Z 向下刀）

#2 = #1 +12.5；

（定义X 变量值）

G41 D01 X#2

YO F200；（建立刀具半径左补偿）

G03 I-#2 J0； （XOY平面内逆时针整圆插补）

X0 Y#2 R#2； （重复1/4圆弧）

G01 G40 X0 Y0； （退至中心并取消刀具半径补偿）

file:///E:/QQPCmgr/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif

file:///E:/QQPCmgr/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif

#1= #1+0.1； （控制步长）

IF [#1 LE 2] GOTO 10；（条件判断控制循环）

G00 Z5.；

X-100. Y100.；

M05；

M30；

四 孔口倒圆角的宏程序编制

高速加工中心 请选择 伯特利数控

在加工零件中常遇到孔口倒圆角问题，这类工件采用一般方法不易加工，多采用编制宏程序加工加工如下图 4 所示孔口倒圆角，与孔口倒角类似，可将孔口圆角分解为在 XOY 平面内的整圆与 XOZ平面内的1/4 圆弧加工组合 加工时采用刀具半径左补偿，逆时针方向走刀 设 #1 为圆心角 的变量，初始值为0，步长为 5 ，加工时从下往上，故 #1 的取值范围为 0~90 #2 为 X 的变量，以位置 A 为例，#2= -[3-3COS[#1]+25/2] =3 COS[#1]-15.5； #3为 Z 的变量，#3= -[3-3 SIN[#1]]=3 SIN[#1]-3参考程序如下：

file:///E:/QQPCmgr/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif

O0004；

G54；

M03 S1000；

G0 X0 Y0 Z50.；

Z5.；

#1=0； （定义圆心角 的初始值）

N10 #2=3*COS[#1]-15.5；（定义X变量值）

#3=3*SIN[#1]-3； （定义Z变量值）

G01 Z#3 F20； （Z 向下刀）

G41 D01 X#2 Y0 F200；（建立刀具半径左补偿）

G03 I-#2 J0； （XOY平面内逆时针整圆插补）

X0 Y#2 R-#2； （重复1/4圆弧）

G01 G40 X0 Y0； （退至中心并取消刀具半径补偿）

#1=#1+5； （控制步长）

IF [#1 LE 90] GOTO 10；（条件判断控制循环）

G00 Z5.；

X-100. Y100.；

M05；

M30；

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从以上几个实例可以看出，编程人员在编程的过程中可省去大量繁琐的计算，取而代之的是建立数学模型，即找出相应的数学公式或表达式，用变量代替常量，配合相应的条件判断控制语句，从而可快速 高效地编制出加工程序 在上述程序中，如要提高加工精度，只要减小步长即可，切削用量三要素也应根据实际情况合理调整 总之，合理选用宏程序编制加工程序可以大大减少编程人员计算的工作量，极大地提高编程效率，使程序更简洁，占用的空间更少

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