宏程序在数控车削加工中的应用.docx
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宏程序在数控车削加工中的应用
合肥通用职业技术学院
毕业论文
论文题目：
宏程序在数控车削加工中的应用
学院/系别：
合肥通用职业技术学院/数控与材料系
专业/班级：
数控设备应用与维护专业/数设901班
学制：
三年
姓名：
熊守嘉
学号：
18090142
指导教师：
冯利华
二零一一年十月十五日
摘要………………………………………………………………………………2
前言………………………………………………………………………………2
第1章宏程序加工概述………………………………………………………2
1.1概述……………………………………………………………………2
1.1.1G代码、M代码……………………………………………………2
1.1.2系统参数……………………………………………………………2
1.1.3数据设置……………………………………………………………2
1.1.4用户宏程序…………………………………………………………3
1.1.5检测应用……………………………………………………………3
第2章宏程序中基本程序代码………………………………………………3
2.1基本程序代码……………………………………………………………3
2.1.1车削G代码…………………………………………………………3
2.1.2车削M代码…………………………………………………………4
第3章数控车床简介…………………………………………………………6
3.1数控车床的主要组成及工作原理………………………………………6
3.2数控车床的分类与特点…………………………………………………6
3.3数控车床的选用…………………………………………………………6
3.3.1动力刀具功能………………………………………………………7
3.3.2C轴位置控制功能…………………………………………………7
3.3.3数控车削选用原则…………………………………………………7
第4章宏程序的程序语言……………………………………………………7
4.1宏变量及常量…………………………………………………………7
4.2变量的各种运算…………………………………………………………8
4.3变量运算的优先顺序……………………………………………………8
4.4宏程序函数格式…………………………………………………………8
4.5宏程序调用………………………………………………………………9
第5章宏程序在车削中的应用实例…………………………………………9
总结………………………………………………………………………………12
参考文献…………………………………………………………………………12
致谢………………………………………………………………………………12
宏程序在数控车削加工中的应用
摘要：
在数控加工中，当遇到一些比较复杂的加工零件是，利用普通的程序进行编程不能解决问题或零件的精度达不到规定的要求的时候。
宏程序加工就突显了优势。
当数控车削的零件有不规则的车外圆、切槽等任务的时候，就可以利用宏程序进行加工，从而达到车削的精度。
所以学习宏程序加工对我们来说是很有利的，为了以后更好的在机加工行业的发展。
关键词：
宏程序在数控车削中的应用，车削，程序，案例分析。
前言
数控技术是制造业实现自动化、集成化、柔性化生产的基础。
数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。
数控机床是工业现代化的重要战略装备，是体现国家综合国力水平的重要标志，21世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。
随着数控技术的发展，数控机床在航空、航天、造船、汽车、模具等机械制造领域的应用日益广泛，现代机械制造技术发生了巨大的变化，大力发展，应用数控加工技术是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是我国未来工厂自动化的基础。
快速有效地培养一大批能够熟练掌握现代数控编程与加工技术的人才，已成为全社会的共同需求。
第1章宏程序加工概述
1.1概述
在当今数控行业发展的趋势上看，数控编程越来越要适应新的、复杂的零件设计与生产。
所以宏程序知识越来越重要，由于很多企业、科研单位都在朝着更高效的CNC程序开发方面发展，尤其针对某种类型零件而言。
尽管CAD\CAM编程系统已经很普遍且呈增长趋势，但是由于种种原因，它们没有也不能代替宏程序进行设计和加工。
因为宏程序有其独特的解决方法。
1.1.1G代码、M代码
准备功能（G代码）、辅助功能（M代码）都是在了解宏程序之前最基础的内容。
CNC程序结构由许多特征组成的，例如位置数据（机床轴）、切削数据（转速和进给速度）、偏置、循环等。
1.1.2系统参数
参数是控制系统的一部分，且使之与机床稳定工作。
并不是所有的控制系统参数对宏程序开发都是必要，但参数确实组成了宏程序开发和运行的环境。
1.1.3数据设置
为了使CNC机床正确运行程序，不仅要求只是把零件安装在机床上就可以了。
整个机床安装所要求的三个偏置组，如下：
和工件位置相关的偏置——工件偏置（G54、G55、G56、G57、G58、G59）
和工具长度相关的偏置——工具长度偏置（G43、G44、G49）
和刀具半径相关的偏置——工具半径偏置（G40、G41、G42）
1.1.4用户宏程序
随着工作经验的增长，用户将会使宏程序运行更快，功能更强大和更高效。
用户将能开发宏程序并用在以前从未想到过的各种机床活动中去。
宏程序可能需要花费一些时间来开发，但是这是很值得投入的一个项目。
1.1.5检测应用
宏程序是任何自动机械在CNC机床和许多其他自动化程序上检测和测量的骨架。
第2章宏程序中基本程序代码
2.1基本程序代码
在CNC零件编程中，所有的地址代码（程序中的字母）是同等重要的，都不应低估，但有两个地址代码对宏程序而言尤其重要。
2.1.1车削G代码
表 准备功能字G代码
功能作用范围
功能
代码
功能作用范围
功能
G00
点定位
G50
*
刀具偏置0/-
G01
直线插补
G51
*
刀具偏置+/0
G02
顺时针圆弧插补
G52
*
刀具偏置-/0
G03
逆时针圆弧插补
G53
直线偏移注销
G04
*
暂停
G54
直线偏移X
G05
*
不指定
G55
直线偏移Y
G06
抛物线插补
G56
直线偏移Z
G07
*
不指定
G57
直线偏移XY
G08
*
加速
G58
直线偏移XZ
G09
*
减速
G59
直线偏移YZ
G10-G16
*
不指定
G60
准确定位（精）
G17
XY平面选择
G61
准确定位（中）
G18
ZX平面选择
G62
准确定位（粗）
G19
YZ平面选择
G63
*
攻丝
G20-G32
*
不指定
G64-G67
*
不指定
G33
螺纹切削，等螺距
G68
*
刀具偏置，内角
G34
螺纹切削，增螺距
G69
*
刀具偏置，外角
G35
螺纹切削，减螺距
G70-G79
*
不指定
G36-G39
*
不指定
G80
固定循环注销
G40
刀具补偿/刀具偏置注销
G81-G89
固定循环
G41
刀具补偿--左
G90
绝对尺寸
G42
刀具补偿--右
G91
增量尺寸
G43
*
刀具偏置--左
G92
*
预置寄存
G44
*
刀具偏置--右
G93
进给率，时间倒数
G45
*
刀具偏置+/+
G94
每分钟进给
G46
*
刀具偏置+/-
G95
主轴每转进给
G47
*
刀具偏置-/-
G96
恒线速度
G48
*
刀具偏置-/+
G97
每分钟转数（主轴）
G49
*
刀具偏置0/+
G98-G99
*
不指定
注：
*表示如作特殊用途，必须在程序格式中说明
2.1.2车削M代码
表 辅助功能字M代码
功能作用范围
功能
代码
功能作用范围
功能
M00
*
程序停止
M36
*
进给范围1
M01
*
计划结束
M37
*
进给范围2
M02
*
程序结束
M38
*
主轴速度范围1
M03
主轴顺时针转动
M39
*
主轴速度范围2
M04
主轴逆时针转动
M40-M45
*
齿轮换档
M05
主轴停止
M46-M47
*
不指定
M06
*
换刀
M48
*
注销M49
M07
2号冷却液开
M49
*
进给率修正旁路
M08
1号冷却液开
M50
*
3号冷却液开
M09
冷却液关
M51
*
4号冷却液开
M10
夹紧
M52-M54
*
不指定
M11
松开
M55
*
刀具直线位移，位置1
M12
*
不指定
M56
*
刀具直线位移，位置2
M13
主轴顺时针，冷却液开
M57-M59
*
不指定
M14
主轴逆时针，冷却液开
M60
更换工作
M15
*
正运动
M61
工件直线位移，位置1
M16
*
负运动
M62
*
工件直线位移，位置2
M17-M18
*
不指定
M63-M70
*
不指定
M19
主轴定向停止
M71
*
工件角度位移，位置1
M20-M29
*
永不指定
M72
*
工件角度位移，位置2
M30
*
纸带结束
M73-M89
*
不指定
M31
*
互锁旁路
M90-M99
*
永不指定
M32-M35
*
不指定
第3章数控车床简介
3.1数控车床的主要组成及工作原理
1.程序载体
程序载体是用于存取零件加工程序的装置。
可将加工程序以特殊的格式和代码存储在载体上，常用的有穿孔纸带、软磁盘、硬盘和闪存卡等。
2.数控系统
数控系统主要由输入装置、信息处理和输出装置三个基础部分构成。
输出装置将程序指令输入给数控系统，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置；然后编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。
3.伺服系统
伺服系统包括驱动装置和执行机构两个部分。
驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成；
4.检测与反馈装置
检测与反馈装置有利于提高数控机床加工精度。
作用是通过现代化的测量元件将执行元件的实际位移速度和位移量检测出来，反馈回伺服驱动装置或数控装置，并补偿进给的速度或执行机构的运动误差，以达到提高运动机构精度的目的。
4.辅助装置
辅助装置是把计算机送来的辅助控制指令经机床接口换成强电信号，用来控制主轴电动机起停、冷却液的开关及工作台的转位和换刀等动作。
5.机床本体
数控机床的本体指其机械结构实体。
3.2数控车床的分类与特点
1.按照数控系统的功能分类：
分为主轴采用异步电动机驱动，进给采用步进电动机驱动，开环控制的经济型数控车床；
主轴采用调速的交、直流主轴控制单元驱动，进给采用伺服电机驱动，半闭环或闭环控制的全功能数控车床；
在全功能数控车床的基础上配上刀库、自动换刀装置以及动力刀头的车削中心。
3.3数控车床的选用
一般它还具有以下两种先进功能：
3.3.1动力刀具功能
既刀架上某些刀位可以使用回转刀具（如铣刀、钻头）通过刀架内的动力使这些刀具回转。
3.3.2C轴位置控制功能
即可实现主轴周向的任意位置控制，X-C，Z-C联动。
车削中心在数控车床切削加工性能的基础上，还能进行钻径向孔、铣键槽、铣凸轮槽、螺旋槽、锥螺纹和变螺距螺纹等加工。
3.3.3数控车削选用原则
合理选用数控车床、车削中心，应遵循如下原则：
1.确定典型零件的工艺要求、加工文件及数量，拟定数控车床应具有的功能等前期准备，这是合理选用数控车床的前提条件。
2.根据结构尺寸，即工件的长度、直径及质量等来选择数控车床的规格。
3.根据可靠性来选择，应选择那些结构合理、制造精良，并已经批量生产过的机床。
4.考虑刀具和附件的配套性，以避免数控车床处于闲置状态。
5.根据性能价格比来选择，不要选择和需要无关的功能。
第4章宏程序的程序语言
4.1宏变量及常量
4.1.1宏变量（FANUC）
宏程序的变量有三种：
1.局部变量
2.全部变量：
#50~#199
3.系统变量：
#1000~#1199
4.1.2常量
1.圆周率：
PI
2.条件成立真：
TRUE
3.条件假：
FALSE
4.上取整：
FUP
5.自然对数：
LN
6.指数函数：
EXP
7.平方根：
SQRT
8.绝对值：
ABS
9.四舍五入：
ROUND
10.下取整：
FIX
11.算术运算符：
+、-、*
12.条件运算符：
EQ（=）、NE（不等）、GT（>）、GE（大于等于）、LT（<）、LE（小于等于）
13.逻辑运算符：
AND与OR或NOT非
14.函数：
SINCOSTANATANABSINTGIGNSORTEXPASIN
表达式：
用运算符连接起来的常数，由宏变量构成表达式。
4.2变量的各种运算
4.2.1常用运算（FANUC）
1.赋值：
#i=#j
2.加法：
#i=#j+#k
3.减法：
#i=#j-#k
4.乘法：
#i=#j*#k
5.除法：
#i=#j/#k
6.正弦：
#i=SIN（#j）
7.余弦：
#i=COS（#j）
8.正切：
#i=TAN（#j）
9.反正弦：
#i=ASIN（#j）
10.平方根：
#i=SORT（#j）
11.绝对值：
#i=ABS（#j）
12.自然对数：
#i=LN（#j）
4.3变量运算的优先顺序
4.3.1变量顺序（FANUC）
函数、乘除、加减、可以用括号改变顺序
#4=5*SIN（#1+#2）-#3
4.4宏程序函数格式
4.4.1格式（FANUC）
IF条件表达式
……条件成立（真）
ELSE
……条件不成立（假）
ENDIF
IF条件表达式
……条件成立（真）
ENDIF
4.5宏程序调用
4.5.1调用案例（FANUC）
1.1~10总和
O0001
#1=0
#2=1
N10IF（#2GT10）GOTO2
#1=#1+#2
#2=#2+1
GOTO1
N20M30
O0002
#1=0
#2=1
#1=#1+#2
#2=#2+1
IF（#2LE10）GOTO1
M03
O0003
#1=0
#2=1
WHILE（#2LE10）DO1
#1=#1+#2
#2=#2+1
END1
M03
第5章宏程序在车削中的应用实例
例题1：
编制如图所示零件的车削加工程序，毛坯为直径30X50的棒料。
要求加工出小径a=13mm,大径b=18mm，的不规则图形；写出加工方案，编写数控车削加工程序。
（FANUC系统编写）
方案：
用FANUC系统程序编写程序，用宏程序语言进行赋值#100、#101、#102，在用IF函数进行编写即可完成。
O0001
G97G99M03S500F0.2T0101
G00X28Z2
#100=18
N10#101=#100*#100
#102=13*SORT（1-#101/324）
G01X（2*#102）Z（#100-18）
#100=#100-0.1
IF（#100GE0）GOTO10
GOOX100
Z100
M05
M30
#1~#33
#100~#199
#100为Z轴变量
#102为X轴变量
#101=#100*#100
步距为0.1
a=13
b=18
x^2/13^2+z^2/18^2=1
例题2；编制如下图所示零件的车削加工程序，毛坯为直径30X70的棒料。
已知加工的a=14mm，b=20mm,的不规则椭圆一部分；要求写出加工方案，编写数控车削加工程序。
（FANUC系统编写）
方案：
用FANUC系统程序编写程序，对加工的一些变量进行赋值#100、#101、#102，用G71循环指令，IF函数进行编程，即可完成加工。
O0002
G97G99M03S600F0.2T0101
G00X30Z-13
G71U1.5R0.3
G71P09Q20U0.3W0
#100=17
N10#101=#100*#100
#102=14*SORT（1-#101/400）
G01X（2*#102）Z（#100-32）
#100=#100-0.1
IF（#100GE0）GOTO10
N20G00X30
G00X100
Z100
M05
M30
#1~#33
#100~#199
#100为Z轴变量
#102为X轴变量
#101=#100*#100
步距为0.1
a=14
b=20
x^2/14^2+z^2/20^2=1
例题3：
编制如下图所示零件的车削加工程序，毛坯为直径33X70的棒料。
已知加工的椭圆函数（Z=-X^2/8），要求写出加工方案，编写数控车削加工程序。
（FANUC系统编写）
方案：
：
用FANUC系统程序编写程序，对一些变量进行赋值#1、#2，再用IF函数进行编程，即可完成加工的要求。
O0003
G97G99M03S500F0.2T0101
G00X34Z2
#1=0
N10#2=-（#1*#1/8）
G01X（2*#1）Z（-#2）
#1=#1+0.1
IF（#1LE16）GOTO10
N20G00X34
G00X100
Z100
M05
M30
#1为X变量
#2为Z变量
Z=-x^2/8
总结
通过本次毕业论文的编写，我深知要写好一篇好的论文是需要对其专业知识了解的很详细，在设计这篇毕业论文的时候，首先是阅读了大量有关宏程序的资料和书籍，整理宏程序的基本程序语言和基本代码，为了以后深入了解论文的主要内容打下基础，再是对论文题目进行近一步分析，自己设计一些案例，来表达宏程序在数控车削中的具体应用。
这次论文的编写使我明白了从收集资料、整理资料、分析案例、总结经验的全过程。
同时我也发现自己的专业知识能力还要近一步加强，当遇到了问题要善于、敢于总结问题，进而不断提高自己的能力和自身素质。
参考文献
[1]FANUC数控系统用户宏程序与编程技巧.PeterSmid著.罗学科等译.北京：
化学工业出版社,2007.8
[2]典型数控系统应用技术（FANUC）.罗敏著.北京：
机械工业出版社,2009.1
[3]数控编程手册（原著第二版）.PeterSmid著.罗学科等译.北京：
化学工业出版社,2005
[4]数控加工技术.王树逵、齐济源主编.北京：
清华大学出版社,2009.4
[5]数控加工编程与操作.黎震、邱国梁主编.上海：
同济大学出版社,2008.7
致谢
在这次论文的编写中，要感谢指导老师冯利华老师给我提供了毕业论的要求、格式和范文参考。
同时也要多谢图书馆工作的老师为我提供了很多有关数控宏程序的书籍为我顺利完成毕业论文创造条件。
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