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摘要：在实际应用中会遇到各种各样的曲线形加工特征。而在现今的数控系统中，没有椭圆、双曲线、抛物线等插补指令。文章介绍了在GSK980TD车床中如何用宏程序手工编程来实现椭圆形工件的加工。
关键词：GSK980TD数控机床；椭圆形工件；A类宏程序；宏指令；参数方程
中图分类号：R283文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0041-03
在实际应用中，我们会遇到各种各样的曲线形加工特征。而在现今的数控系统中，无论硬件数控系统，还是软件数控系统，其插补的基本原理是相同的，只是实现插补运算的方法有所区别。常见的是直线插补和圆弧插补，没有椭圆、双曲线、抛物线等插补。椭圆的加工，运用宏程序来解决就非常简单了。
用户宏程序是提高数控机床性能的一种特殊功能。使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令指令就能执行其功能。用户宏程序的最大特点是可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。虽然子程序对编制相同加工操作的程序非常有用，但用户宏程序由于允许使用变量算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同加工操作的程序更方便、更容易。
用户宏程序有A、B两类，GSK980TD数控车床中，使用的是A类宏程序。下面我就以我校GSK980TD数控车床为例，介绍如何用宏程序对椭圆形工件进行编程加工。
一、熟悉宏指令
用户宏程序本体的一般形式：
G65 Hm P#i Q#j R#k
m：01～99表示运算命令或转移命令功能；
#i：存入运算结果的变量名；
#j：进行运算的变量名1，也可以是常数。常数直接表示，不带＃；
#k：进行运算的变量名2；也可以是常数。
指令意义：＃i＝＃j＃k（注：为运算符号，由Hm决定）。
二、掌握椭圆的参数方程的含义
在实际的图形中，一般给出椭圆的长半轴a和短半轴b。
当椭圆的长轴在X轴上，短轴在Y轴上，这时椭圆的参数方程如下：
x=a cos
y=b sin（1）
当椭圆的长轴在Y轴上，短轴在X轴上，这时椭圆的参数方程如下：
x=b cos
y=a sin（2）
椭圆参数方程中的离心角在第一象限（0°~90°），第二象限（90°~180°），第三象限（180°~270°）及第四象限（270°~360°）。
在数控车床上编制程序时，要注意坐标的转换，把车床的坐标系所示的X轴变为Z轴，Y轴变为X轴。再考虑直径编程，上式椭圆的参数方程（1）和（2）转变为：
z= a cosz= b cos
x= 2b sin （1） x= 2a sin （2）
三、变量的设置
对于椭圆的加工，可以采用一次性切削。但粗加工时由于吃刀量较大，效果不是很好，后来我们改用分层切削加工。在宏程序中可以把参数方程中的角设为一个变量1，然后把开始切削点向直径外偏移出来，把偏移量也设为一个变量2，通过控制这两个变量就可以实现椭圆的粗加工和精加工。而变量的使用是用户宏功能的核心，从广义上说，程序使用变量的功能就可以称为用户宏功能。
参数方程中的角，编程时是作为一个变量来设置的，所以应计算的起始角和终止角。而不同形状的椭圆其角的变化是不同的，下面分析的GSK980TD数控机床中如何用宏程序来进行椭圆形工件的加工。
实例：加工如下图所示的零件，工艺条件：工件材质为45#钢，或铝；毛坯为直径Φ32mm，长100mm的棒料（Ｘ轴无偏心距）。
在上图中，终点A的离心角的计算如下：
因为：XA＝14＝28 sinA sinA＝0.5 A＝300
所以：=1800-300=1500ZA＝-（20+20 cosA）=-37.32
利用宏程序对椭圆的编程可采用以下方法：
1．采用一次性切削的方法来加工椭圆来编程，在实际加工时，把刀补偏移出来。
其流程图如下：
Q0001
N10 G00 X100 Z50 M03 S1 T0101
G00 X30 Z2
G90 X28.5 Z-70 F180
G00 X100 Z50
T0202
M03 S2
G00 X32 Z-45
G94 X15 Z-45 F50
Z-42
Z-40 .52
ZA＝－(37.32+3.2)＝－40.52
X32
G00 X100 Z50
M30
M03 S1 T0101
G42 G00 X30 Z5
N20 G65 H01 P#201 Q0//宏程序加工椭圆，定义变量#201为的起始角，起始角为0度
N30 G65 H31 P#202 Q28000 R#201
G65 H32 P#203 Q20000 R#201
G65 H03 P#204 Q#203 R20000
G01 X#202 Z#204 F100//粗加工椭圆（直线插补椭圆）
G65 H02 P#201 Q#201 R3000 //变量#201（角度）每次增加3度
G65 H86 P30 Q#201 R150000 //判断变量#201是否少于或等于150°（的终始角为#200＝150°）
N40 G01 X30 F100
G01 Z0
G40 G00 X50 Z50
G00 X100 Z50 M05
M00
M03 S1 T0303
G01 X28
Z-70
X32
G40 G00 X100 Z50
T0100
M30
上述程序中，工件零点设在工件右端面，加工起点和换刀点可以设为同一点，在工件的右前方距工件右端面100mm，X轴向距轴心线50mm的位置。
宏程序中把角设为一个变量#201，其起始角为0度，而终点角为150度（终点为点A，用数学方法求出点A的角）。加工时，为了提高工作效率，每次增加3度，最后判断角是否少于或等于150度，少于时，再加工一层，否则顺序执行。为了保证椭圆左右两部分无接合痕迹，利用外圆车刀对整个外形轮廓采取连续车削。为了方便测量，我们还可以把与椭圆相连的一段直线或圆弧一起编程加工。在切削的过程中，为了防止发生干涉现象，我们采用的刀具补偿来解决这个问题。
2．采用分层切削加工时，其流程图如下：
程序如下：
Q0002
N10 G00 X100 Z50 M03 S1 T0101
…….
N20 G65 H01 P#200 Q25000
N30 G65 H01 P#201 Q0
G65 H31 P#202 Q28000 R#201
G65 H32 P#203 Q20000 R#201
G65 H03 P#204 Q#203 R20000
G65 H02 P#205 Q#202 R#200
G01 X#205 Z#204 F100
G65 H02 P#201 Q#201 R3000
G65 H86 P30 Q#201 R150000
G01 X30 F100
G01 Z0
G65 H03 P#200 Q#200 R3000 //每次吃刀量为3mm
N40 G65 H85 P30 Q#200 R0//判断变量#200是否大于或等于0（偏移量的终始值为0）
……
上述程序中，把角设为一个变量#201，其起始角为0度，而终点角为150度。把开始切削点向直径外偏移出来，偏移量设为另一个变量#200，变量#200初始值要考虑工件的最大加工余量，上例中，X方向最大的切削余量为28mm，加工时每次的吃刀量为3mm，所以变量#200的初始值设为25mm。
为了节约篇幅，编程时一律没有区分粗、精加工，重点只考虑椭圆的加工程序。
当椭圆相对Ｘ轴或Z轴有偏心距e，在计算X或Z的坐标值时就需在X或Z方向加上一个偏心距e值。其余都不变。
通过以上方法，我们可以方便地实现椭圆的加工。
参考文献
[1]广州数控设备有限公司．GSK980TD车床CNC使用手册[M]．
[2]冯志刚．数控宏程序编程方法、技巧与实例[M]．机械工业出版社．
作者简介：谷国文（1973-），女，湖南耒阳人，广东省工业高级技工学校机械讲师，研究方向：机械专业教学。
关键词：GSK980TD数控机床；椭圆形工件；A类宏程序；宏指令；参数方程
中图分类号：R283文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0041-03
在实际应用中，我们会遇到各种各样的曲线形加工特征。而在现今的数控系统中，无论硬件数控系统，还是软件数控系统，其插补的基本原理是相同的，只是实现插补运算的方法有所区别。常见的是直线插补和圆弧插补，没有椭圆、双曲线、抛物线等插补。椭圆的加工，运用宏程序来解决就非常简单了。
用户宏程序是提高数控机床性能的一种特殊功能。使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令指令就能执行其功能。用户宏程序的最大特点是可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。虽然子程序对编制相同加工操作的程序非常有用，但用户宏程序由于允许使用变量算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同加工操作的程序更方便、更容易。
用户宏程序有A、B两类，GSK980TD数控车床中，使用的是A类宏程序。下面我就以我校GSK980TD数控车床为例，介绍如何用宏程序对椭圆形工件进行编程加工。
一、熟悉宏指令
用户宏程序本体的一般形式：
G65 Hm P#i Q#j R#k
m：01～99表示运算命令或转移命令功能；
#i：存入运算结果的变量名；
#j：进行运算的变量名1，也可以是常数。常数直接表示，不带＃；
#k：进行运算的变量名2；也可以是常数。
指令意义：＃i＝＃j＃k（注：为运算符号，由Hm决定）。
二、掌握椭圆的参数方程的含义
在实际的图形中，一般给出椭圆的长半轴a和短半轴b。
当椭圆的长轴在X轴上，短轴在Y轴上，这时椭圆的参数方程如下：
x=a cos
y=b sin（1）
当椭圆的长轴在Y轴上，短轴在X轴上，这时椭圆的参数方程如下：
x=b cos
y=a sin（2）
椭圆参数方程中的离心角在第一象限（0°~90°），第二象限（90°~180°），第三象限（180°~270°）及第四象限（270°~360°）。
在数控车床上编制程序时，要注意坐标的转换，把车床的坐标系所示的X轴变为Z轴，Y轴变为X轴。再考虑直径编程，上式椭圆的参数方程（1）和（2）转变为：
z= a cosz= b cos
x= 2b sin （1） x= 2a sin （2）
三、变量的设置
对于椭圆的加工，可以采用一次性切削。但粗加工时由于吃刀量较大，效果不是很好，后来我们改用分层切削加工。在宏程序中可以把参数方程中的角设为一个变量1，然后把开始切削点向直径外偏移出来，把偏移量也设为一个变量2，通过控制这两个变量就可以实现椭圆的粗加工和精加工。而变量的使用是用户宏功能的核心，从广义上说，程序使用变量的功能就可以称为用户宏功能。
参数方程中的角，编程时是作为一个变量来设置的，所以应计算的起始角和终止角。而不同形状的椭圆其角的变化是不同的，下面分析的GSK980TD数控机床中如何用宏程序来进行椭圆形工件的加工。
实例：加工如下图所示的零件，工艺条件：工件材质为45#钢，或铝；毛坯为直径Φ32mm，长100mm的棒料（Ｘ轴无偏心距）。
在上图中，终点A的离心角的计算如下：
因为：XA＝14＝28 sinA sinA＝0.5 A＝300
所以：=1800-300=1500ZA＝-（20+20 cosA）=-37.32
利用宏程序对椭圆的编程可采用以下方法：
1．采用一次性切削的方法来加工椭圆来编程，在实际加工时，把刀补偏移出来。
其流程图如下：
Q0001
N10 G00 X100 Z50 M03 S1 T0101
G00 X30 Z2
G90 X28.5 Z-70 F180
G00 X100 Z50
T0202
M03 S2
G00 X32 Z-45
G94 X15 Z-45 F50
Z-42
Z-40 .52
ZA＝－(37.32+3.2)＝－40.52
X32
G00 X100 Z50
M30
M03 S1 T0101
G42 G00 X30 Z5
N20 G65 H01 P#201 Q0//宏程序加工椭圆，定义变量#201为的起始角，起始角为0度
N30 G65 H31 P#202 Q28000 R#201
G65 H32 P#203 Q20000 R#201
G65 H03 P#204 Q#203 R20000
G01 X#202 Z#204 F100//粗加工椭圆（直线插补椭圆）
G65 H02 P#201 Q#201 R3000 //变量#201（角度）每次增加3度
G65 H86 P30 Q#201 R150000 //判断变量#201是否少于或等于150°（的终始角为#200＝150°）
N40 G01 X30 F100
G01 Z0
G40 G00 X50 Z50
G00 X100 Z50 M05
M00
M03 S1 T0303
G01 X28
Z-70
X32
G40 G00 X100 Z50
T0100
M30
上述程序中，工件零点设在工件右端面，加工起点和换刀点可以设为同一点，在工件的右前方距工件右端面100mm，X轴向距轴心线50mm的位置。
宏程序中把角设为一个变量#201，其起始角为0度，而终点角为150度（终点为点A，用数学方法求出点A的角）。加工时，为了提高工作效率，每次增加3度，最后判断角是否少于或等于150度，少于时，再加工一层，否则顺序执行。为了保证椭圆左右两部分无接合痕迹，利用外圆车刀对整个外形轮廓采取连续车削。为了方便测量，我们还可以把与椭圆相连的一段直线或圆弧一起编程加工。在切削的过程中，为了防止发生干涉现象，我们采用的刀具补偿来解决这个问题。
2．采用分层切削加工时，其流程图如下：
程序如下：
Q0002
N10 G00 X100 Z50 M03 S1 T0101
…….
N20 G65 H01 P#200 Q25000
N30 G65 H01 P#201 Q0
G65 H31 P#202 Q28000 R#201
G65 H32 P#203 Q20000 R#201
G65 H03 P#204 Q#203 R20000
G65 H02 P#205 Q#202 R#200
G01 X#205 Z#204 F100
G65 H02 P#201 Q#201 R3000
G65 H86 P30 Q#201 R150000
G01 X30 F100
G01 Z0
G65 H03 P#200 Q#200 R3000 //每次吃刀量为3mm
N40 G65 H85 P30 Q#200 R0//判断变量#200是否大于或等于0（偏移量的终始值为0）
……
上述程序中，把角设为一个变量#201，其起始角为0度，而终点角为150度。把开始切削点向直径外偏移出来，偏移量设为另一个变量#200，变量#200初始值要考虑工件的最大加工余量，上例中，X方向最大的切削余量为28mm，加工时每次的吃刀量为3mm，所以变量#200的初始值设为25mm。
为了节约篇幅，编程时一律没有区分粗、精加工，重点只考虑椭圆的加工程序。
当椭圆相对Ｘ轴或Z轴有偏心距e，在计算X或Z的坐标值时就需在X或Z方向加上一个偏心距e值。其余都不变。
通过以上方法，我们可以方便地实现椭圆的加工。
参考文献
[1]广州数控设备有限公司．GSK980TD车床CNC使用手册[M]．
[2]冯志刚．数控宏程序编程方法、技巧与实例[M]．机械工业出版社．
作者简介：谷国文（1973-），女，湖南耒阳人，广东省工业高级技工学校机械讲师，研究方向：机械专业教学。