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利用FANUC数控系统用户宏程序开发多功能铣削固定循环


Equipment Manufactring Technology No.5, 2008

利用 FANUC 数控系统用户宏程序开发 多功能铣削固定循环
卢 贵
(广西机械高级技工学校, 广西 柳州 545005)
摘要: 介绍了数控系统的固定循环功能通过对变量的不同赋值, 可实现任意位置、 宽、 圆角半径尺寸的四角圆角过渡矩形

长、 高、 (矩形边 平行于 XY 轴) 内腔的粗、 精铣削加工; 任意位置、 直径、 深度的圆形内腔的粗、 精铣削加工; 任意尺寸的 XY 平面的粗、 精铣削加工。 FANUC; 宏程序; 铣削; 固定循环 关键词: 中图分类号: TG547 文献标识码: A 文章编号: 1672- 545X (2008) 0090- 04 05-

数控系统的固定循环功能是使用一个程序段并对相应的 程序字进行赋值后, 就可以完成一种特定加工的全部动作 (如 孔加工的钻孔进给、 孔底暂停、 退刀) 等。若更改程序段中变量 的赋值, 使用该程序又能加工其他形状相似但尺寸大小又不同 的加工对象或零件。因此, 使用固定循环编制加工程序可达到 简化程序、 减少编程工作量、 提高效率的目的。 FA N U C 公司创建于 1956 年, 自上世纪 70 年代以来, 公司 已开发研制出 40 多种数控系统的系列产品, 其中 1985 年推出 的 FA N U C -0 数控系统, 得到了各国用户的高度评价, 成为世 界范围内用户最多的数控系统之一。 使用过 FA N U C 数控系 统的用户都知道, 用于数控车床的 FA N U C -0i 数控系统拥有 -T 许多车削固定循环功能, 手工编程较方便; 而用于数控铣床和 加工中心的 FA N U C -0i 数控系统仅有钻孔固定循环功能。 -M 因此,在使用 FA N U C -0i-M 系列的数控系统进行手工编制钻 孔以外的加工程序时就显得不太方便。实际上, 用户可以通过 使用该系统的用户宏程序功能自行开发固定循环功能, 来满足 加工编程需要。

非常简洁, 逻辑严密, 通用性极强, 且机床在执行此类程序时, 较执行 C A D /C A M 软件生成的程序更加快捷, 反应更迅速。 另外, 由于宏程序基本上包含了所有的加工信息(如所使 用刀具的几何尺寸信息等) 而且非常简明、 , 直观, 通过简单地 存储和调用, 就可以很方便地重现当时的加工状态, 给周期性 的生产特别是不定期的间隔式生产带来了极大的便利。 1.2 宏程序的调用分类 宏程序调用不同于子程序调用 98)第一, (M : 宏程序调用可 以指定自变量 (数据传送到宏程序) M 98 没有该功能; , 第二, 当 M 98 程序段中包含另一个 N C 指令 (例如, 01 X 100. M 98 Pp) G 0 时, 是先执行 N C 指令后调用子程序。另外, 在单程序段方式 中, 机床停止。相反, 宏程序调用是无条件地调用宏程序, 在单 程序段方式中机床不停止。 宏程序的调用通常可使用以下方式调用: (1) 非模态调用 65)以地址 P 指定被调用的用户宏程 (G 序, 以地址 L 指定调用宏程序的次数, 程序段中自变量的赋值 能传递到用户宏程序体中,调用结束不需要宏程序调用取消 指令。 (2) 模态调用 66, 67) (G G 以地址 P 指定被调用的用户宏程 序, 以地址 L 指定调用宏程序的次数, 程序段中自变量的赋值 能传递到用户宏程序体中,调用结束必须使用 G 67 指令取消 宏程序调用。 (3)用 G 代码调用宏程序 (4)用 M 代码调用宏程序 均为非模态调用指令,其指令 !

1 FANUC- 0i 数控系统的用户宏程序
1.1 用户宏程序概述 用户宏程序是指一组以子程序的形式事先存储在系统存 储器中并带有变量、 算术、 逻辑运算和条件循环转移等功能的 程序, 简称宏程序。 宏程序与普通程序相比较, 普通程序的程序 字为常量, 只能使用常量, 常量之间不可以运算, 程序只能顺序 执行, 不能跳转, 一个程序只能描述一个几何形状, 所以缺乏灵 活性和适用性。而宏程序本体中可以使用变量进行编程, 还可 以用宏指令对这些变量进行赋值、变量之间可以运算等处理, 程序运行可以跳转,一个程序通过对变量进行不同的赋值, 能 加工形状相似但尺寸大小不同的零件, 同时还可以使用宏程序 执行一些有规律变化的动作。 宏程序的最大特点就是将有规律的形状或尺寸用最短的 程序段表示出来, 有极好的易读性和易修改性, 编写出的程序

代码号和所调用宏的程序必须首先在系统参数中设置, 调用时 只须使用系统中设置的指令代码和对自变量进行赋值, 自变量 的赋值能传递到用户宏程序体中。

2 FANUC- 0i 数控系统铣削固定循环开发
2.1 加工思路 如图 1 所示( 取矩形内腔的上表面中心为编程原点) 四角 , 圆角过渡矩形内腔尺寸为: 长×宽×4R(圆角) ×深 =#1×#2×

收稿日期: 2008-02-02 作者简介: 贵 卢 (1962—) 男, , 广西玉林人, 讲师, 数控加工中心高级技师, 电气维修技师。

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《装备制造技术》 2008 年第 5 期
4R (#18) ×#11。 加工方式为: 使用平底立铣刀, 每次从中心下刀, 以回字形走 刀, #1≥#2, 若 则先 Y 后 X , #1≤#2, 若 则先 X 后 Y , 全部采用 顺铣, 走完最外圈后提刀返回中心, 进给至下一层继续, 直至到 达预定深度。 #3=#17; Z 坐标( 绝对值) 设为自变量, 赋初始值为 #4=#1-#7; 刀具( 中心) 在内腔中 X 方向上最大移动距离 #5=#2-#7; 刀具( 中心) 在内腔中 Y 方向上最大移动距离 #6=0. 8*#7; 刀间距设为刀具直径的 80% (经验值) IF[ #17G E #11-#21] O TO 1;如果 #17≥#11, G 跳转至 N 1 行 W H ILE [ #3LT#11-#21] O 1;如果加工深度 #3< 内腔深度 D #11, 循环 1 继续 G 00 Z[ -#3+0. 3*#7] ; G 01 Z[ -#3]F#9; G O TO 2; N 1 #3=#11-#21; G 00 Z[ -#3+0. 3*#7] ; G 01 Z[ -#3+#21]F#9; N 2 IF[ #1LT#2] O TO 4; G N 3 #20=FIX [ #6] #5/ ;
图 1 四角圆角过渡矩形内腔加工示意图

G 00 下降至当前加工平面 Z-#3 以上 0. 3*#7 处 Z 向 G 01 F=#9 下降至当前 加工深度 Z=-#3 无条件跳转至 N 2 行 重置 #3 为初始值 G 00 下降至当前加工平面 Z-#3 以上 +0. 3*#7 处 Z 向 G 01 F=#9 下降至内腔 深度 -#3+#21 处 如果 #1<#2, 跳转至 N 4 行 Y 方向上最大移动距离除 以步距, 并下取整 跳转至 N 5 行 (此时已执行 完 N 3 行) X 方向上最大移动距离除 以步距, 并下取整 #9 是奇数或偶数都下取整, 重置 #22 为初始值 #19 必须重置 (此时 #22 等 于初始值) 如 #22≥0 (即还没有走到最 外一圈) 循环 2 继续 , 如果 #19>0, 跳转至 N 7 行执行带 R 的绕圈运动 每圈在 X 方向上刀具移动 的距离目标值 (绝对值) 每圈在 Y 方向上刀具移动 的距离目标值 (绝对值) 以 G 01 移动至图中 1 点 以 G 01 移动至图中 2 点 以 G 01 移动至图中 3 点 以 G 01 移动至图中 4 点 以 G 01 移动至图中 5 点 以 G 01 移动至图中 1 点, 一圈结束 #22 依次递减 1 如 #22<0 (即已经走完最外一 圈) 跳转至 N 8 行 , 每圈在 X 方向上刀具移动的 距离目标值 (绝对值) 每圈在 Y 方向上刀具移动的 距离目标值 (绝对值)

G O TO 5; 如果 #1≥#2, 2.2 宏程序编制 N 4 #20=FIX [ #6] #4/ ; (1) 自变量赋值说明 #1=( ) A ; #2=( ) B; #7=( ) D ; #8=( ) E; #9=( ; F) #11=( ) H ; #17=( ) Q ; #18=( ) R ; #21=( ) U ; #24=( ) X ; #25=( ) Y ; #26=( ; Z) (2) 宏程序 O 9010; G 90 G 00 X 0. Y 0. Z[ 0 0 #8-#26] ;程序开始, 定位于 G 54 工 件坐标系原点上方安全高度 G 52 X #24 Y #25 Z#26; G 00 X 0. Y 0. 0 0 #1=#1-2*#21; #2=#2-2*#21; 设定矩形内腔顶面中心为原 点的局部坐标系 定位于局部坐标系原点上方安全高度处 X 向最大加工值 Y 向最大加工值 #15=#5/ 2-#22*#6; #14=#4/ 2-#22*#6; 矩形内腔 X 方向边长 A 矩形内腔 Y 方向边长 B (平底立铣刀) 刀具直径 D 安全平面高度 E 切削进给速度 F 矩形内腔深度 H Z 坐标( 绝对值) 每次递增量 (每层切 深即层间距 Q) 矩形四角圆角 R 精加工余量 (单边) 矩形内腔顶面中心在 G 54 工件坐标 系中的 X 坐标 矩形内腔顶面中心在 G 54 工件坐标 系中的 Y 坐标 矩形内腔顶面中心在 G 54 工件坐标 系中的 Z 坐标 Y #15 F#9; X -#14; Y -#15; X #14; Y #15; X 0; #22=#22-1. 0; N 7 IF[ #22LT0] O TO 8; G #15=#5/ 2-#22*#6; #14=#4/ 2-#22*#6; N 6 IF[ #19G T0] O TO 7; G W H ILE [ #22G E 0] O 2; D #19=#18-#7/ 2-#22*#6; N 5 #22=FIX [ #20/ ; 2]

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Equipment Manufactring Technology No.5, 2008 #19=#18-#7/ 2-#22*#6; IF[ #19LE 0] O TO 6; G Y #15 F#9; X -#14, #19; R Y -#15, #19; R X #14, #19; R Y #15, #19; R X 0; #22=#22-1; G O TO 7; N 8 E N D 2; G O O Z[ #8-#26] ; X O Y 0; 每圈在四角圆角处刀具作 圆弧运动的半径 如果 #19≤0, 跳转至 N 6 行, 此步非常重要! 以 G 01 移动至图中 1 点 以 G 01 移至图中 2 点, 圆角过渡#18 以 G 01 移至图中 3 点, 圆角过渡#18 以 G 01 移至图中 4 点, 圆角过渡 #18 以 G 01 移至图中 5 点, 圆角过渡 #18 以 G 01 移至图中 1 点, 一圈结束 #22 依次递减 1 无条件跳转至 N 7 行 循环 2 结束( 最外一圈已走完) 在一个深度上的加工结束, O O 提 G 刀至安全高度 G O O 快速回到临时坐标系原点上 方, 准备下一层加工 IF[ Q #11-#21] O TO 9; #3E G IF[ #11-#3LE #17] O TO 1; G #3=#3+#17; N 9 EN D l ; G 52 X 0. Y 0. Z0. 0 0 0; G 00 X 0. Y 0. 0 0; M 99; 2.3 固定循环调用格式 G 101 X --Y --Z--A --B --D --E --H --R --Q --U --F--; 其中: 、 、 X Y Z—分别为矩形内腔顶面中心距工件坐标系 原点的 X 、 、 坐标 Y Z (绝对值) A —矩形 X 方向边长 D— (平底立铣刀) 刀具直径 φ F—切削进给速度 2.4 相关参数设置 (1) 编辑 9000 以上的程序号开关设置 一般情况下, 9000—9999 程序号的程序是通过系统参数 (3202) 设置而关闭不允许编辑的。因此, 需要编辑必须将此开 关打开, 具体操作如下: 1)将 PA R A M E TE R W R ITE ( 参数写入) 设为 1 以便使参数 可写 可写 / 不可写) (1 0 ; 步骤:选择 M D I 方式或急停方式→按功能键 O FFSE T SE TTIN G ( 偏置设置) →按 [ TIN G ] ( SE 设置)键显示设置 SE T- TIN G 画面 (如图 2 所示) →用光标键移动光标到 PA R A M E TE R W R ITE →按 [ PR T]键和[ O N ] O 1: 使参数写入开关置 1, 于是参数 可以写入。 此时, N C 出现报警 P/ [ o. C S N 100] →按 R E SE T (复位) 键以解除报警状态。如果输入参数时出现报警 P/ N o. S 000, 则 应使系统断电, 然后再通电。 2) 按功能键 SY STE M ;
图 4 固定循环 G 代码号设置 图 2 功能开关设置 ETTING) (S 画面

3) 按章选软键[PA R A M ] 显示参数设置画面, 如图 3 ; (a) 4) 输入参数号 3202, N O . H ]检索或用翻页键 PA G E 按[ SR 和光标移动键, 将光标移动到欲写入或显示的参数号 3202 处; 5) 将光标移动到图 3 中 (b) “#4” “N E 9” 设置为 ; 号位 处, “1”

如果 #3=#11-#21, 跳 转至 N 9 行 如果 #11-#3≤#17, 跳 转至 N 1 行

Z 坐标( 绝对值) 依次递增 #17 (层间距 Q) 循环 1 结束( 此时 #3=#11) 恢复 G 54 工件坐标系 定位于 G 54 工件坐标系原点上方 宏程序结束
(b) 图 3 参数设置画面 (a)

6) PA R A M E TE R W R ITE 设为 将 “0” 以关闭参数的写入状 态, 变为不可写 (方法步骤同①)即完成参数设置, , 退出参数设 置。然后, 切断 C N C 电源后再通电启动机器。 (2) 固定循环 G 代码号设置 1) ~3) 操作方法同上; 4) 输入参数号 6050, 按下[ O . H ] N SR 检索或用翻页键 PA G E 和光标移动键, 将光标移动到欲写入或显示的参数号 6050 处; 5)用数字键和[ PU T] IN 键在参数号 6050 右側的方框中输 入 101 值, 如图 4 所示 (注: G 代码调用宏程序的设置参数 用 为 6050#~6059#,其对应调用的宏程序号分别为 O 9010~ O 9019。固定循环 G 代码号可选用 1~9999, 但最好选用系统 中已使用的 G 代码号以外的号数, 利于在使用时便于区分) ;

B —矩形 Y 方向边长 E —安全平面高度 H —需加工深度 H(绝对值)

R —矩形四角圆角半径 R Q —每层切深 U —精加工余量

6) 将 PA R A M E TE R W R ITE 设为 0 以关闭参数的写入状 态, 变为不可写 (方法步骤同①)即完成参数设置, , 退出参数设 置。然后, 切断 C N C 电源后再通电启动机器。

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《装备制造技术》 2008 年第 5 期 3 使用注意事项
(1) 以上宏程序是采用顺铣, 如果要逆铣, 只需将宏程序 中的 #11、 其中 1 个改为负值即可 #12 (注意程序中共有两处需 要修改, 如果决定更改 #11, 两个 #11 都必须更改) 。 (2) 每层切深 Q 的取值只要小于或等于内腔深度 H 即可, 不一定要求内腔深度 H 被每层切深 Q 整除。 因为, 当加工到最 后一层时, 宏程序会自动确定切深值。 (3) 设定精加工余量 U 后, 宏程序会自动预留内腔深度的 精加工余量为 U 。不需要再通过设定加工深度 H 来预留。 (4) 1 中 A ≥B , 图 如果 A <B , 该宏程序也完全通用, 无需 调整零件的方向,由于宏程序中有相应语句进行自动判断, 而 改变加工方向。 (5) 由于该固定循环每层都在中心以 G 00 垂直下刀, 在使 用该固定循环时必须在内腔中心加工一个直径稍大于铣刀直 径的圆孔用于下刀。 否则, 需将 #3=#17 改为 #3=0, 而且必须使 用刀刃过中心的刀具, 方向下刀也要取合适的速度,更改后 Z 会增多一层 (Z=0 层) 的加工量。 (6) 该固定循环只需进行刀具长度补偿, 不需要进行刀具 半径补偿。 (7) 圆角过渡如 -#14, #19; 中的 ” “X R ” “, 在有的系统中可 省略。

4 结束语
该固定循环的宏程序使用 9000 以上的可锁定程序号, 避 免了宏程序外露可编辑而人为损坏。并采用固定的 G 101 代码 调用和进行赋值, 使其与 FA N U C 系统中的其他固定循环的使 用方法相同。 另外, 该固定循环通过对各个变量的不同赋值, 可 完成以下的铣削加工。 (1)可实现任意位置、 宽、 圆角半径尺寸的四角圆 长、 高、 角过渡矩形 (矩形边平行于 X Y 轴) 内腔的粗、 精铣削加工。精 加工时变量 Q 、 赋值为: =H ; =0, U Q U 其它变量按图纸、 工具 和工艺要求赋值。 (2)可实现任意位置、 直径、 深度的圆形内腔的粗、 精铣削 加工。加工时的变量 A 、 、 赋值为: =B =2R = 圆形内腔直 B R A 径, 其它变量按图纸、 工具和工艺要求赋值。 (3)可实现任意尺寸的 X Y 平面的粗、 精铣削加工。加工 X Y 平面时的变量 Q 、 赋值为: =H =0,其它变量按图纸、 H Q 工 具和工艺要求赋值。
参考文献: 数控铣削加工宏程序及应用实例[ ] M .北京: 机械工业 [ 陈海丹. 1] 出版社, 2006. es -M E O [ FA N U C Seri 0i C 数 控 系 统 操 作 说 明 书 [ B / L] 2] (B -64124C M / . 01)

De ve lopme nt of Multi- Function Milling Fixe d Cycle with Us e r Ma cro P rogra min FANUC Nume rica l Control S ys te m
LU G ui (G uangxiM achi nery Seni orTechni calSchool Li , uzhou 545005, hi C na) Abs tract:Thi paper i roduced t fxed cycl t s nt he i e hrough eval i dif uatng ferentvari e,can realze t random posii abl i he ton,l ong,w i h,hi dt gh,t he radi ofcurvat si f us ure ze ourangl flett e il ransii rect e ( angl i paralelt t X Y axi he caviy,t fne m ilng processi ton angl rect e s l o he s)t t he i li ng;R andom posii ton,di et am er,dept ci arcaviy t ck,fne m ilng processi h rcul t hi i li ng;R andom si X Y pl t ck,fne m ilng processi ze ane hi i li ng. Key word: N U C ; acro program ; ilng; xed cycl FA M M li Fi e

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! [上接第 89 页]

De s ign of Te mpe ra ture - controlle d Me te r Ba s e d on Fuzzy Control
1 ZH E N G W ei, O U G uo-xi 2 ZH ong

(1. Zhuzhou Ji ang E qui entM oul C o.Lt , uf pm d d. Zhuzhou 412001, hi C na; 2.SchoolofR esources and Saf y E ngi et neeri C ent ng, ralSout U ni h versiy, hangsha 410083, hi t C C na) Abs tract:Tem perat ofi ure ndust alprocess i difcul o est i a preci m at atcalm odel an i eli ri s fi tt ablsh se hem i , nt lgentt perat based on f em ure uzzy cont rolal t i proposed f em perat gorihm s ort ure-cont l m et roled er.The hardw are desi and sofw are desi i i roduced.A pplcatons show t gn t gn s nt i i hat t t perat he em ure-cont l m et s relabl and has hi preci on. roled eri i e gh si Key word: perat Tem ure-cont l m et A T89C 51; roled er; Fuzzy cont rol

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