凸、凹椭圆半球面程序的编制

凸、凹椭圆半球面程序的编制
【摘要】：在数控铣床的日常加工中，除了加工一些由直线、圆弧组成的轮廓外，还经常遇到些与椭圆相关的图形，如：椭圆外形、椭圆斜面、椭圆半球面等。

由于操作系统没有椭圆插补功能，因此，使用常规的编程手段是无法完成程序编制的。

但是，近几年来，由于数控大赛的作用，宏程序被广泛的认识并运用起来，而且越来越成熟，使得椭圆加工变为可能。

主要讲述利用FANUC系统进行相对复杂的凸、凹椭圆半球面程序的编制。

【关键词】：椭圆半球面；宏程序FANUC；变量
一、椭圆参数方程式
其中，C点坐标X、Y的坐标值为
X=A*COSα
Y=B*SINα
A 为椭圆的长轴，B为椭圆的短轴。

二、凸椭圆半球面宏程序的编制（球刀）
O0001;
#1=40;椭圆长半轴
#2=25;椭圆短半轴
#3=10;椭圆高度值
#4=3;（球刀）刀具半径
#5=3; 进给下刀高度
#6=0; XZ平面深度计算角度
#7=1; XZ平面计算角度增量
#8=90;XZ平面计算终止值
#9=0; XY平面椭圆计算初始值
#10=1;XY平面椭圆计算角度增量
#11=45; 图形旋转角度
#12=200;下刀速度
#13=500;切削速度
G21;
G00 G17 G40 G49 G54 G69 G80 G90 S2000 M03; Z100.;安全高度
G52 X70. Y70.;新坐标原点
G68 X0 Y0 R#11; 图形旋转
Z[#4+#5]; Z轴定位
WHILE [#6 LE #8] DO1; 执行总循环
#14=[SIN[#6]*[#1+#4]];每层椭圆长半轴值
#15=[SIN[#6]*[#2+#4]];每层椭圆短半轴值
#16=[[COS[#6]*[#3+#4]]-#3]; Z轴坐标值
G01 F#12 X#14 Y0; XY定位
Z#16; Z轴下刀至层深
WHILE [#9 LE 360] DO2;执行椭圆循环
X[COS[#9]*#14] Y[SIN[#9]*#15] F#13; 椭圆加工#9=[#9+#10];XY平面新计算角度
END2; 结束椭圆循环
#9=0; 计算角度清0
#6=[#6+#7]; 新深度计算角度
END1; 结束总循环
G00 G90 Z100.;抬刀至安全高度
G52 X0 Y0;复原坐标原点
G69;取消旋转
M05;
M30;
%
三、编程、加工时的说明
1、对刀时以球刀的球心为对刀点，因为只有球心点才能进行控制。

2、椭圆下面侧壁需要有能够容纳球头的深度空间。

3、#6号变量值取的越小，加工效果越好，精度越高。

但是加工的层数越多，加工时间越长。

4、#9号变量值取的越小，加工效果越好，精度越高。

但是由于系统的计算量增大，所以，实际的加工进给速度会比较慢。

5、程序的走刀轨迹是从上至下逐层进行的。

6、本程序带有坐标偏移，如果实际加工的情况下没有偏移的话，可以将G52 X70. Y70.;程序段改为G52 X0 Y0；即可。

7、本程序带有图形的旋转，如果实际加工的情况下没有旋转的话，可以将#11=45；改为#11=0；即可。

四、凹椭圆半球面宏程序的编制（球刀）
O0001;
#1=40; 椭圆长半轴
#2=25; 椭圆短半轴
#3=10; 凹椭圆深度
#4=3; （球刀）刀具半径
#5=3;进给下刀高度
#6=0;XZ平面深度计算角度
#7=1;XZ平面计算角度增量
#8=90; XZ平面计算终止值
#9=0;XY平面椭圆计算初始值
#10=1; XY平面椭圆计算角度增量
#11=45;图形旋转角度
#12=200; 下刀速度
#13=500; 切削速度
#14=5; 深度控制值（与#4的值相同）
#15=1; 进刀时的每层下刀量
#16=[#1-#4]; 刀具轨迹的长半轴
#17=[#2-#4]; 刀具轨迹的短半轴
#18=[#3-#4]; 刀具轨迹的深度
G21;
G00 G17 G40 G49 G54 G80 G90 S1000 M03; G52 X70. Y70.; 新坐标原点
G68 X0 Y0 R#11;图形旋转
X#16 Y0; 进刀时XY的定位
Z[#4+#5];进刀时Z轴定位
#14=[#14-#15]; 下刀深度值
WHILE [#14 GE 0] DO1;执行下刀循环
G01 F#12 Z#14; 下刀
#14=[#14-#15]; 新的下刀深度值
WHILE [#9 LE 360] DO2; 执行下刀椭圆循环
X[COS[#9]*#16] Y[SIN[#9]*#17]; 执行椭圆循环
#9=[#9+#10]; 新XY计算角度
END2;结束下刀椭圆循环
#9=0;XY平面计算角度清0
END1;结束下刀循环
WHILE [#6 LE #8] DO1;执行凹半球循环
#19=[COS[#6]*#16]; 每层的椭圆长半轴
#20=[COS[#6]*#17]; 每层的椭圆短半轴
#14=[SIN[#6]*[-#18]];每层的椭圆深度
X#19 Y0 F#12;XY定位
Z#14;Z轴定位
WHILE [#9 LE 360] DO2; 执行凹半球每层椭圆循环X[COS[#9]*#19] Y[SIN[#9]*#20] F#13;执行椭圆循环#9=[#9+#10]; 新XY计算角度
END2;结束凹半球每层椭圆循环
#9=0;计算角度清0
#6=[#6+#7];深度计算角度新值
END1;结束总循环
G00 G90 Z100.; 抬刀至安全高度
G52 X0 Y0; 复原坐标原点
G69; 取消旋转
M05;
M30;
%
五、编程、加工时的说明
1、对刀时以球刀的球心为对刀点，因为只有球心点才能进行控制。

2、#15为进刀时每层的进给深度值，此变量的值越大，切削量越大。

3、#6号变量值取的越小，加工效果越好，精度越高。

但是加工的层数越多，加工时间越长。

4、#9号变量值取的越小，加工效果越好，精度越高。

但是由于系统的计算量增大，所以，实际的加工进给速度会比较慢。

5、本程序的走刀轨迹是从上至下逐层进行的。

6、本程序带有坐标偏移，如果实际加工的情况下没有偏移的话，可以将G52 X70. Y70.;程序段改为G52 X0 Y0；即可。

8、本程序带有图形的旋转，如果实际加工的情况下没有旋转的话，可以将#11=45；改为#11=0；即可。

六、结束语：
椭圆半球的加工可以采用自动编程的方式进行，但是需要计算机、CAM软件等条件的限制，使用不灵活。

如果采用手工编制的宏程序进行椭圆半球加工，简洁高效且不受条件的制约，编程灵活。

参考文献：
[1] BEIJING-FANUC 0i Mate-MB操作说明书
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。