《數(shù)控銑床加工中心加工工藝與編程（第二版）》 課件 模塊5、6 坐標(biāo)變換編程、宏程序編程

模塊五坐標(biāo)變換編程任務(wù)一極坐標(biāo)編程任務(wù)二坐標(biāo)鏡像編程坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程任務(wù)三264任務(wù)一極坐標(biāo)編程265知識點◎極坐標(biāo)編程的指令格式?！驑O坐標(biāo)編程的方法及應(yīng)用。技能點◎采用極坐標(biāo)指令編寫加工程序。266一、任務(wù)描述試編寫如圖所示模具型芯件的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為φ90mm×20mm。267模具型芯件二、任務(wù)分析加工本任務(wù)工件時，如采用直角坐標(biāo)進(jìn)行編程，則計算復(fù)雜且容易出錯，而采用極坐標(biāo)進(jìn)行編程則其基點計算要方便得多。268三、知識鏈接1．極坐標(biāo)編程（1）極坐標(biāo)指令G16為極坐標(biāo)系生效指令。G15為極坐標(biāo)系取消指令。269（2）指令說明當(dāng)使用極坐標(biāo)指令后，坐標(biāo)值以極坐標(biāo)方式指定，即以極坐標(biāo)半徑和極坐標(biāo)角度來確定點的位置。1）極坐標(biāo)半徑。當(dāng)使用G17、G18、G19指令選擇好加工平面后，用所選平面的第一坐標(biāo)地址來指定極坐標(biāo)半徑，該值用正值表示。2）極坐標(biāo)角度。用所選平面的第二坐標(biāo)地址來指定極坐標(biāo)角度，極坐標(biāo)的零度方向為第一坐標(biāo)軸的正方向，逆時針方向為角度方向的正向。270（3）極坐標(biāo)系原點1）以工件坐標(biāo)系原點作為極坐標(biāo)系原點。當(dāng)以工件坐標(biāo)系原點作為極坐標(biāo)系原點時，用絕對值編程方式來指定，如程序段“G90G17G16；”。極坐標(biāo)半徑是指程序段終點坐標(biāo)到工件坐標(biāo)系原點的距離，極坐標(biāo)角度是指程序段終點坐標(biāo)與工件坐標(biāo)系原點的連線與X軸的夾角，如圖所示。271以工件坐標(biāo)系原點作為極坐標(biāo)系原點2）以刀具當(dāng)前點作為極坐標(biāo)系原點。當(dāng)以刀具當(dāng)前點作為極坐標(biāo)系原點時，用增量編程方式來指定，如程序段“G91G17G16；”。極坐標(biāo)半徑是指程序段終點坐標(biāo)到刀具當(dāng)前點的距離，極坐標(biāo)角度是指前一坐標(biāo)系原點與當(dāng)前極坐標(biāo)系原點的連線與當(dāng)前軌跡的夾角。2722.極坐標(biāo)的應(yīng)用采用極坐標(biāo)編程，可以大大減少編程時的計算工作量，因此，在數(shù)控銑床/加工中心的編程中應(yīng)用廣泛。通常情況下，圖樣尺寸以半徑與角度形式標(biāo)注的零件外形銑削以及圓周分布的孔類零件鉆孔，采用極坐標(biāo)編程較為合適。273用極坐標(biāo)編程加工正多邊形外形用極坐標(biāo)編程加工孔任務(wù)二坐標(biāo)鏡像編程274知識點◎可編程鏡像指令的指令格式及其編程方法?！蜃鴺?biāo)鏡像編程的注意事項。技能點◎采用可編程鏡像指令編寫加工程序。275一、任務(wù)描述試編寫如圖所示模具型腔件的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為130mm×90mm×8mm，兩個孔已加工完成。276模具型腔件二、任務(wù)分析本任務(wù)工件的四個內(nèi)輪廓是沿中心線對稱分布的。對于這種類型的工件，在數(shù)控加工過程中，如采用坐標(biāo)鏡像編程，則程序簡單明了。277三、知識鏈接1．可編程鏡像指令指令格式如下：（1）格式一G17G51.1X

Y

；G50.1；X

Y

用于指定對稱軸或?qū)ΨQ點。當(dāng)G51.1指令后僅有一個坐標(biāo)字時，該鏡像加工以某一坐標(biāo)軸為鏡像軸。G50.1表示取消鏡像加工。278（2）格式二G17G51X

Y

I

J

；G50；使用這種格式時，指令中的I、J值一定是負(fù)值，如果其值為正值，則該指令變成了縮放指令。另外，如果I、J值雖是負(fù)值但不等于-1，則執(zhí)行該指令時，既進(jìn)行鏡像又進(jìn)行縮放。2792．坐標(biāo)鏡像編程實例用φ10mm立銑刀加工如圖所示外輪廓，毛坯材料為45鋼，試編寫其加工程序。280坐標(biāo)鏡像編程實例3．坐標(biāo)鏡像編程的說明（1）在指定平面內(nèi)執(zhí)行可編程鏡像指令時，如果程序中有圓弧插補指令，則圓弧的旋轉(zhuǎn)方向相反，即G02變成G03，相應(yīng)地G03變成G02。（2）在指定平面內(nèi)執(zhí)行可編程鏡像指令時，如果程序中有刀具半徑補償指令，則刀具半徑補償?shù)钠梅较蛳喾?，即G41變成G42，相應(yīng)地G42變成G41。（3）在可編程鏡像指令中，返回參考點指令（G27、G28、G29、G30）和改變坐標(biāo)系指令（G54～G59、G92）不能指定。如果要指定其中的某一個，則必須在取消可編程鏡像指令后指定。（4）在使用鏡像加工功能時，由于數(shù)控銑床的Z軸一般安裝有刀具，因此Z軸一般都不進(jìn)行鏡像加工。281任務(wù)三坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程282知識點◎坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令的格式及編程方法?！蜃鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)編程的注意事項。技能點◎采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令編寫加工程序。283一、任務(wù)描述試編寫如圖所示離合器零件凸臺輪廓的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為φ100mm×42mm。284離合器零件二、任務(wù)分析加工本任務(wù)工件時，對于單個凸臺的加工，可采用極坐標(biāo)指令進(jìn)行子程序編程；而對于多個相同的輪廓，則可采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行編程。285三、知識鏈接1．坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程簡介對于某些圍繞中心旋轉(zhuǎn)得到的特殊的輪廓加工，如果根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的實際加工軌跡進(jìn)行編程，就可能使坐標(biāo)計算的工作量增加，而通過坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能，可以減少編程的工作量。（1）指令格式G17G68X

Y

R

；G69；286（2）指令說明G68：坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)生效指令。G69：坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消指令。X

Y

用于指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的中心。R

用于指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角度，該角度一般取0°～360°。旋轉(zhuǎn)角度的零度方向為第一坐標(biāo)軸的正方向，逆時針方向為角度方向的正方向。不足1°的角度以小數(shù)點表示，如10°54′用10.9°表示。2872．坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程實例例

用φ8mm立銑刀精加工如圖所示工件內(nèi)輪廓，工件材料為45鋼，試采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令編寫其加工中心加工程序。288坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程實例13．坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程注意事項（1）在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消指令（G69）以后的第一個移動指令必須用絕對值指定。如果采用增量值指令，則不執(zhí)行正確的移動。（2）在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程過程中，如需采用刀具補償指令進(jìn)行編程，則需在指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令后再指定刀具補償指令，取消時按相反順序取消。（3）在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)方式中，返回參考點指令（G27、G28、G29、G30）和改變坐標(biāo)系指令（G54～G59、G92）不能指定。如果要指定其中的某一個，則必須在取消坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令后指定。（4）采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程時，要特別注意刀具的起點位置，以防加工過程中產(chǎn)生過切現(xiàn)象。289謝謝Thanks290模塊六宏程序編程任務(wù)一宏程序加工均布孔任務(wù)二宏程序加工均布輪廓宏程序加工規(guī)則曲面任務(wù)三291任務(wù)一宏程序加工均布孔292知識點◎宏程序的定義?！蚝瓿绦蜃兞抠x值方法。◎宏程序編程方法。技能點◎采用宏程序編寫均布孔加工程序。293一、任務(wù)描述試編寫如圖所示噴絲板零件均布孔的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為100mm×80mm×15mm。294噴絲板零件二、任務(wù)分析采用手工編程方式編寫本任務(wù)零件的加工程序時，每一個孔均需計算其基點坐標(biāo)，而且每一個孔均需編寫單獨的程序段，在編程和加工過程中容易出現(xiàn)編程和程序輸入等方面的錯誤。而采用宏程序編寫該零件的加工程序時，程序簡單且不需要計算孔的基點坐標(biāo)。295三、知識鏈接1．宏程序簡介（1）宏程序的定義一組以子程序的形式存儲并帶有變量的程序稱為用戶宏程序，簡稱宏程序；調(diào)用宏程序的指令稱為用戶宏程序指令或宏程序調(diào)用指令（簡稱宏指令）。宏程序與普通程序相比較，普通程序的程序字為常量，一個程序只能描述一個幾何形狀，所以靈活性和適用性較差，而在用戶宏程序的本體中，可以使用變量進(jìn)行編程，還可以用宏指令對這些變量進(jìn)行賦值、運算等處理。使用宏程序能執(zhí)行一些按一定規(guī)律變化的動作。宏程序分A類和B類兩種，F(xiàn)ANUC0i系統(tǒng)采用B類宏程序進(jìn)行編程。296（2）宏程序中的變量在常規(guī)的主程序和子程序內(nèi)，總是將一個具體的數(shù)值賦給一個地址。為了使程序更加具有通用性和靈活性，在宏程序中設(shè)置了變量。1）變量的表示。一個變量由符號“#”和變量序號組成，如：#I（I=1，2，3，…）。此外，變量還可以用表達(dá)式表示，但表達(dá)式必須全部寫入方括號“［］”中。2）變量的引用。將跟隨在地址符后的數(shù)值用變量來代替的過程稱為引用變量。同樣，引用變量也可以采用表達(dá)式。3）變量的種類。變量分為局部變量、公共變量（全局變量）和系統(tǒng)變量三種。在A、B類宏程序中，其分類方法均相同。2972．宏程序編程（1）變量的賦值變量的賦值方法有兩種，即直接賦值和引數(shù)賦值。其中直接賦值的方法較為直觀、方便，其書寫格式如下：#100=100.0；#101=30.0+20.0；298（2）宏程序運算指令宏程序的運算類似于數(shù)學(xué)運算，用各種數(shù)學(xué)符號來表示。常用宏程序運算指令見下表。299常用宏程序運算指令300常用宏程序運算指令宏程序運算說明如下：1）函數(shù)SIN、COS等的角度單位是度（°），分（′）和秒（″）要換算成帶小數(shù)點的度（°）。2）宏程序數(shù)學(xué)運算的次序依次為：函數(shù)運算（SIN、COS、ATAN等），乘和除運算（*、/等），加和減運算（+、-等），邏輯運算（AND、OR、XOR等）。3）函數(shù)中的括號用于改變運算次序，允許嵌套使用，但最多只允許嵌套5級。301（3）宏程序轉(zhuǎn)移指令指令起到控制程序流向的作用。1）分支語句。格式一：GOTOn；格式二：IF［條件表達(dá)式］GOTOn；這是有條件轉(zhuǎn)移語句，如果條件成立，則轉(zhuǎn)到N1000程序段執(zhí)行；如果條件不成立，則執(zhí)行下一個程序段。3022）循環(huán)指令。WHILE［條件表達(dá)式］DOm（m=1，2，3…）；…ENDm；當(dāng)條件表達(dá)式滿足時，就循環(huán)執(zhí)行WHILE與END之間的程序段m次；當(dāng)條件表達(dá)式不滿足時，就執(zhí)行“ENDm；”的下一個程序段。3033．宏程序編程實例例

加工如圖所示直線均布孔（工件厚度為12mm），試編寫其加工中心加工程序。304宏程序編程實例任務(wù)二宏程序加工均布輪廓305知識點◎多輪廓加工的宏程序編程技巧?！蜃鴺?biāo)平移加工的宏程序編程技巧?！蜚娐菁y加工的宏程序編程技巧。技能點◎采用宏程序編寫均布輪廓的加工程序。306一、任務(wù)描述試編寫如圖所示網(wǎng)格零件（毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為180mm×180mm×8mm）的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。307網(wǎng)格零件二、任務(wù)分析采用手工編程方式編寫本任務(wù)零件的加工程序時，如采用一般的子程序指令進(jìn)行編程，則其加工程序極為復(fù)雜，且要計算每個型腔的基點坐標(biāo)，編程與程序的輸入極為不便。如在編程過程中采用宏程序結(jié)合坐標(biāo)平移的方式進(jìn)行編程，則程序簡單明了。308三、知識鏈接1．多輪廓加工的宏程序編程例如圖所示零件，毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為φ80mm×15mm，試編寫其加工程序。309多輪廓加工的宏程序編程實例2．坐標(biāo)平移加工的宏程序編程（1）局部坐標(biāo)系（坐標(biāo)平移）在數(shù)控編程中，為了方便編程，有時要給程序選擇一個新的參考基準(zhǔn)，通常是將工件坐標(biāo)系偏移一個距離。在FANUC系統(tǒng)中，通過指令G52來實現(xiàn)。1）指令格式：G52X

Y

Z

；

G52X0Y0Z0；2）指令說明。G52：設(shè)定局部坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的參考基準(zhǔn)是當(dāng)前設(shè)定的有效工件坐標(biāo)系原點，即使用G54～G59設(shè)定的工件坐標(biāo)系。X

Y

Z

：局部坐標(biāo)系的原點在原工件坐標(biāo)系中的位置，該值用絕對坐標(biāo)值加以指定。G52X0Y0Z0：取消局部坐標(biāo)系，其實質(zhì)是將局部坐標(biāo)系原點仍設(shè)定在原工件坐標(biāo)系原點處。310（2）編程實例例加工如圖所示端蓋零件，工件材料為45鋼，在一次裝夾過程中加工5行8列共計40個零件，試編寫其加工程序。311端蓋零件312端蓋零件在一次裝夾中的加工示意圖3．銑螺紋加工的宏程序編程例在數(shù)控銑床上加工如圖所示內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋的底孔已加工完成（底孔直徑為38.5mm），工件材料為45鋼，試編寫其數(shù)控銑床加工程序。313銑內(nèi)螺紋實例任務(wù)三宏程序加工規(guī)則曲面314知識點◎規(guī)則曲面及固定斜角平面的加工方法?！蚍菆A曲線輪廓的擬合方法。技能點◎采用宏程序編寫規(guī)則曲面的加工程序。315一、任務(wù)描述試編寫如圖所示模具型芯件（毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為80mm×60mm×15mm）的加工程序，并在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工。316模具型芯件二、任務(wù)分析本任務(wù)零件的加工要素為非圓曲線輪廓和規(guī)則曲面，采用手工編程方式編寫其加工程序時，可采用短線段對這些輪廓進(jìn)行擬合，采用宏程序方式進(jìn)行編程。317三、知識鏈接1．曲面及固定斜角平面的加工方法（1）加工方法的選擇規(guī)則曲面（如球面、橢球面等）或固定斜角平面數(shù)控銑床加工時，多以行切法進(jìn)行三軸聯(lián)動加工，可采用手工宏程序編程或CAM軟件自動編程。曲面采用行切法加工時，會在工件表面留有較大的殘留面積，影響表面加工質(zhì)量。減小行切法加工殘留面積最有效的方法是減小行距。318319曲面及固定斜角平面的加工方法a）曲面的加工b）固定斜角平面的加工