畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)系自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难芯亢蛻?yīng)用

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 ： 基于 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)系自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难?究 和應(yīng)用 系部名稱： 機(jī)械工程 系 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱 ： 年 月 日 摘要 FANUC數(shù)控加工中心 機(jī)床在加工零件時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到下 面 的這種問題：由于零件加工部位的需要，通常要求工作臺能旋轉(zhuǎn) 任意角度 。當(dāng)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與工作臺的旋轉(zhuǎn)中心重合時(shí)，工作臺的旋轉(zhuǎn)不會(huì)給加工過程帶來影響。但在一般情況下件坐標(biāo)系原點(diǎn)與工作臺的旋轉(zhuǎn)中心是不重合的，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置隨著工作臺的旋轉(zhuǎn)，在機(jī)床坐標(biāo)系中發(fā)生變化。所以，要求重新設(shè)定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置。在實(shí)際生產(chǎn)中通常的做法是，借助于計(jì)算機(jī)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算出 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的變化量， 在初始 工件坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)定值的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，然后人工設(shè)定新的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置。這種人工補(bǔ)償計(jì)算，設(shè)定的方法不僅效率低，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。 本文運(yùn)用 FANUC 系統(tǒng)中的宏指令及參變量，提出了 編寫一個(gè)補(bǔ)償軟件，認(rèn)為 此程序可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中心機(jī)床在零件 過 程中，工作臺任意角度旋轉(zhuǎn)后，自動(dòng)補(bǔ)償與并設(shè)定新的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置。 關(guān)鍵字： FANUC , 工件坐標(biāo)系自動(dòng)補(bǔ)償 ，宏程序 Abstract FANUC CNC system based on the coordinates of the research and application of automatic compensation FANUC CNC processing center machine, often in processing components will meet the following this question: because parts processing parts of the need, usually require workbench can rotate arbitrary Angle. When the workpiece axis of rotation center coincides with table, the rotation of the workbench impact wont give processing. But normally a axis and workbench the rotation center is not coincidence, workpiece axis position with the rotation of the workbench, changes in the machine tool coordinate system. So, asked to set workpiece axis position. In the actual production of typically, computer, according to the rotation Angle by calculating the changes needed a axis, in the initial amount of workpiece coordinates value based on the origin, then compensate calculation manually set new self-positioning presended in the position of origin. This artificially compensation calculation, the method is not only set low efficiency, and prone to errors. This paper USES the macro instruction and FANUC system, puts forward the parameter write a compensation software, think this program can achieve nc machining center machine in parts processing process, workbench arbitrary Angle rotation, automatic compensation and and setting new workpiece axis position .Keywords： FANUC Self-positioning presended automatic compensation Macro programs 目錄 摘要 . I Abstract . II 1. 工件坐標(biāo) 原點(diǎn)補(bǔ)償軟件開發(fā) . 1 1.1 本文課題任務(wù)和目的 . 1 1.2 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與工作臺旋轉(zhuǎn)中心的關(guān)系 . 1 1.3 坐標(biāo)系自動(dòng)補(bǔ) 償原理 . 2 1.3.1 機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn) . 3 1.3.2 工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn) . 3 1.3.3 機(jī)床坐標(biāo)系 與工件標(biāo)系的關(guān)系： . 4 1.3.4 工作臺象限的分析 . 4 1.3.5 新工件坐標(biāo)原點(diǎn)的確定 . 6 1.3.6 新工件坐標(biāo)系的 確定 . 16 2. FANUC數(shù)控宏程序指令 . 17 2.1 宏程序的基本知識 . 17 2.2 宏程序的調(diào)用 . 19 2.3 宏程序的變量 . 20 3. 宏程序補(bǔ)償?shù)木帉?. 21 4. 宏程序軟件補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用實(shí)例 . 23 4.1 確定工件加工工藝 . 23 4.2 切削用量和刀具的選擇 . 24 4.2.1 切削用量的計(jì)算 . 24 4.2.2 刀具和切削用量的選擇： . 24 4.3 編寫加工工藝 . 25 4.4 涉及零件的專用夾具 . 26 總 結(jié) . 28 致 謝 . 29 參考文獻(xiàn) . 30 附錄：程序清單 . 31 1 1. 工件坐標(biāo)原點(diǎn) 補(bǔ)償軟件開發(fā) 1.1 本文課題任務(wù)和目的 本文研究的課題是；基于 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难芯亢蛻?yīng)用。本次課題主要解決的問題是；數(shù)控機(jī)床在加工零件時(shí)，隨著工作臺的旋轉(zhuǎn)，被加工零件的工件坐標(biāo)原點(diǎn)將隨工作臺的旋轉(zhuǎn)角度發(fā)生改變。 在實(shí)際生產(chǎn)中通常的做法是，借助于計(jì)算機(jī)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的變化量，在初始工件坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)定值的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，然后人工設(shè)定新的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置。這種人工補(bǔ)償計(jì)算，設(shè)定的方 法不僅效率低，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。 本文運(yùn)用宏指令及參變量編寫一個(gè) 工件坐標(biāo)原點(diǎn) 補(bǔ)償軟件，認(rèn)為此程序可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中心機(jī)床在零件加工過程中，工作臺任意角度旋轉(zhuǎn)后，自動(dòng)補(bǔ)償與并設(shè)定新的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置。 1.2 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與工作臺旋轉(zhuǎn)中心的關(guān)系 當(dāng)工件隨夾具在工作臺上安裝后，初始工件坐標(biāo)系原點(diǎn) 經(jīng)測量、設(shè)定后，在機(jī)床坐標(biāo)系中即被確定。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與工作臺旋轉(zhuǎn)中心的關(guān)系如圖 1.1 所示。 圖 1.1 所示 A、 A 分別為工件坐標(biāo)系在工作臺旋轉(zhuǎn)前、后相對于機(jī)床主軸的位置關(guān)系，其坐標(biāo)為（ s,t） 和（ s ,t ） 。其中 s、 t 可以直接測量的， s 、 t 為帶求值，已知的還有工作臺回轉(zhuǎn)中心相對于主軸的位置 m、 n 和工作臺的旋轉(zhuǎn)角度 a，現(xiàn)在要確定 A 點(diǎn)的位置，就是要找出 A 點(diǎn)相對于機(jī)床主軸的位置，即 s 、 t 的值， s 、 t 可以通過 A 點(diǎn)相對于 O 點(diǎn)的坐標(biāo)系為（ m-s,n-t） ,而 X、 Z 為 A 相對于 O 點(diǎn)的位置，這里只要求出 X、 Z 得知就可以確定 A點(diǎn)的相對于主軸的位置。 2 圖 1.1 A 和 A相對與 O點(diǎn)的坐標(biāo) 設(shè) r = O A F 設(shè) = AOE X = R * cos y Z = R * sin y OE = m s, AE = n t R = (AE2 + OE2)(1/2) = （ m-s） 2 + (n-t)2 (1/2) r = 90 - (180 - (a- ) = a- -90 = arctanAE/OE = arctan n-t/m-s X = （ m-s） 2 + (n-t)2 (1/2) * cos(a- -90) Z = （ m-s） 2 + (n-t)2 (1/2) *sin(a- -90) 至此 A 點(diǎn) 的位置得以確定。 1.3 坐標(biāo)系自動(dòng)補(bǔ)償原理 要計(jì)算出工作臺旋轉(zhuǎn)后新工件坐標(biāo)系的位置。先介紹一下機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系 ： 3 1.3.1 機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn) 機(jī)床坐標(biāo)系 用來確定工件位置和機(jī)床運(yùn)動(dòng)的基本坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)是固定的。 機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱為機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn) 。在機(jī)床設(shè)計(jì)和制造完成后，這個(gè)點(diǎn)便被確定下來。 為了正確地在機(jī)床工作時(shí)建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)，它在靠近每個(gè)軸的正向極限內(nèi)側(cè)。機(jī)床參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)可以重合，也可以不重合，通過數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 可指定該參考點(diǎn)到機(jī)床零點(diǎn)的距離。 機(jī)床參考點(diǎn)的設(shè)置，一般采用常開微動(dòng)開關(guān)配反饋元件及脈沖的方法確定 。機(jī)床在回參考點(diǎn)時(shí)，先把機(jī)床工作臺向常開微動(dòng)開關(guān)靠近，壓下開關(guān)后，以慢速運(yùn)動(dòng)直至接收到第一基準(zhǔn)脈沖，這時(shí)的機(jī)床位置就是機(jī)床參考點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，也就確定了該坐標(biāo)軸的零點(diǎn)位置，從而建立了機(jī)床坐標(biāo)系。 機(jī)床啟動(dòng)前，通常要通過自動(dòng)或手動(dòng)會(huì)參考點(diǎn)，機(jī)床回參考點(diǎn)有以下兩個(gè)作用： 1） 建立機(jī)床坐標(biāo)系； 2） 消除由于工作臺漂移、變形等造成的誤差。 機(jī)床使用一段時(shí)間后，工作臺會(huì)造成一些漂移，導(dǎo)致加工誤差。每回一次機(jī)床參考點(diǎn) ，就可以使機(jī)床的工作臺回到準(zhǔn)確位置，消除一次誤差。所以在機(jī)床加工前，首先要進(jìn)行回機(jī)床參考點(diǎn)的操作。 1.3.2 工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn) 工件坐標(biāo)系是編程人員在編程時(shí)自行定義的坐標(biāo)系。編程人員選擇工件上的某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)（稱為工件原點(diǎn)或程序原點(diǎn)），建立一個(gè)新的坐標(biāo)系。稱為工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件系所取代。 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)選擇原則為： 1） 使編程盡量簡單； 2） 尺寸換算少 ; 3） 引起的加工誤差小； 4） 以坐標(biāo)式尺寸標(biāo)注的零件，工件原點(diǎn)常選 尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)點(diǎn)； 4 5） 對稱零件或以同心圓為主的零件 ，原點(diǎn)選在對稱中心線或圓心上； 6） Z 軸的工件原點(diǎn)通常選在工件的上表面 編程加工程序時(shí)首先要設(shè)置工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系的建立可用 G92 指令或G54G59 指令。 1.3.3 機(jī)床坐標(biāo)系與工件標(biāo)系的關(guān)系： 機(jī)床 坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系如圖 1.2 所示。一般說來，工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸機(jī)床坐標(biāo)系相應(yīng)的坐標(biāo)軸平行，方向也相同，但原點(diǎn)不同。在加工中，工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，要測量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的坐標(biāo)距離，這個(gè)距離稱為 工件原點(diǎn)偏置。這個(gè)偏置值需要預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)中，在加工時(shí)，工件原點(diǎn)偏置值便能自動(dòng)加到工件坐標(biāo)系上，使 數(shù)控系統(tǒng)可按機(jī)床坐標(biāo)系確定加工時(shí)的坐標(biāo)值。 圖 1.2 坐標(biāo)系示意圖 1.3.4 工作臺象限的分析 把工作臺分為四個(gè)象限如圖 1.3 所示： 5 0 90 為第一象限 90 180 為第二象限 180 270 為第三象限 270 360 為第四象限 圖 1.3 工作臺的四個(gè)象限 為什么要分四個(gè)象限？ 四種象限就是四種情況。比如 A 點(diǎn)放在第一象限里的任意位置都屬于第一象限這種情況。 初始工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在工作臺上的位置是隨意的，只有當(dāng) A 點(diǎn)與工作臺中心重合時(shí)。 A 點(diǎn)的坐標(biāo)才不會(huì)隨工作臺的旋轉(zhuǎn)發(fā)生 變化。 但是在實(shí)際生產(chǎn) 中很難在每次裝夾的時(shí)間將工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 與工作臺旋轉(zhuǎn)中心重合，因此工作臺旋轉(zhuǎn)中心和機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)是機(jī)床生產(chǎn)時(shí)的 2 個(gè)參考點(diǎn)。 所以我們要考慮工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 放在工作臺上時(shí)所有可能的位置，在坐標(biāo)軸上和四個(gè)象限內(nèi)的所有位置。 我們先考慮 A 點(diǎn)在四個(gè)象限的情況： 1. 當(dāng) t-n0 時(shí)， 工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在第 二 象限； 3. 當(dāng) t-n0;s-m0 時(shí)， 工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在第 三 象限； 4. 當(dāng) t-n0;s-m0 時(shí)， 工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在 Z 軸正向 ； 8. 當(dāng) t-n0;s-m=0 時(shí)， 工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在 X 軸正向 ； 9. 當(dāng) t-n=0;s-m=0 時(shí)， 工件坐標(biāo)系原點(diǎn) 和工作臺中心重合。 1.3.5 新工件坐標(biāo)原點(diǎn)的確定 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在工作臺上的位置 有以前 9 種情況。當(dāng)工作臺旋轉(zhuǎn)時(shí)，新的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)所在工作臺上的位置也要分情況討論： 7 圖 1.4 A1 點(diǎn) 在第一象限 在工作臺旋轉(zhuǎn)過程中（見圖 1.4）， A1 點(diǎn)的軌跡是以 O 為圓心，以 OA1 為半徑的園。則在旋轉(zhuǎn)過程中 OA1 不變 設(shè) OA1=R，則 R=(AE2 + OE2)1/2 工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A1 的旋轉(zhuǎn)角度用 a 表示，由上圖知，計(jì)算新點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，OA2 的初始角度用 表示。 在每個(gè)象限內(nèi)都不同，所以要分情況討論： 1. 工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在第一象限時(shí)： （ 1） 當(dāng) A 點(diǎn)隨著工作臺旋轉(zhuǎn) 角度到第一象限時(shí)： 由圖 1.4 中幾何關(guān)系知： Tan =A1H/OH = arctan A1H/OH A1H = n t , OH = m s A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) (2) 當(dāng) A 點(diǎn)隨著工作臺旋轉(zhuǎn) a 角度到第二象限時(shí) ： 8 由圖 1.5 中幾何關(guān)系可知： 圖 1.5 A1 點(diǎn)在第一象限 A2在第二象限 計(jì)算時(shí)可用絕對值角度計(jì)算， A2在以 O 點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的相對坐標(biāo)的正負(fù)可有三角函數(shù)自己算出： 因此這時(shí) A2 的相對坐標(biāo)是： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 因此，當(dāng) A1 點(diǎn)在第一象限時(shí)， 隨著工作臺的旋轉(zhuǎn)， A 點(diǎn)到其他位置，其新點(diǎn)A2 的相對坐標(biāo)的計(jì)算式子相同為 ： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 2. 當(dāng)工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在第二象限時(shí)： 9 圖 1.6 A 點(diǎn)在第二象限 由圖 1.6 中幾何關(guān)系知： OA1 的初始角度： = A1OH+ 90 tan A1OH=A1H/OH A1OH=arctan A1H/OH = arctan A1H/OH A1H = n t , OH = m s 點(diǎn) A2 的相對坐標(biāo)為： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 由于 OA1 的初始角度已經(jīng)計(jì)算出， 則當(dāng) A 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到工作臺其他位置時(shí)，新點(diǎn)A2 的相對坐標(biāo)的計(jì)算式子仍然是： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 3. 當(dāng)工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在第三象限時(shí) ： 10 圖 1.7 A 點(diǎn)在第三象限 由圖 1.7 中幾何關(guān)系知： OA1 的初始角度： = A1OH+ 180 tan A1OH=A1H/OH A1OH=arctan A1H/OH = arctan A1H/OH A1H = n t , OH = m s 點(diǎn) A2 的相對坐標(biāo)為： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 由于 OA1 的初始角度已經(jīng)計(jì)算出， 則當(dāng) A 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到工作臺其他位置時(shí)，新點(diǎn)A2 的相對坐標(biāo)的計(jì)算式子仍然是： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 4. 當(dāng)工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在第四象限時(shí)： 11 圖 1.8 A 點(diǎn)在第四象限 由圖 1.8 中幾何關(guān)系知： OA1 的初始角度： = A1OH+ 270 tan A1OH=A1H/OH A1OH=arctan A1H/OH = arctan A1H/OH A1H = n t , OH = m s 點(diǎn) A2 的相對坐標(biāo)為： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 由于 OA1 的初始角度已經(jīng)計(jì)算出， 則當(dāng) A 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到工作臺其他位置時(shí)，新點(diǎn)A2 的相對坐標(biāo)的計(jì)算式子仍然是： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 當(dāng)工件坐 標(biāo)系原點(diǎn) A 在坐標(biāo)軸上時(shí)， OA 的初始角度將是一個(gè)固定值。由于每個(gè)坐標(biāo)軸上的角度不同，還要分類討論。 5. 當(dāng)工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在 Z 軸正向時(shí)，也就是 t n = 0 , s m 0 如圖 1.11 所示： OA1 初始角度： = 180 點(diǎn) A2的相對坐標(biāo)為： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 14 圖 1.11 A 點(diǎn)在 Z 軸 負(fù) 半軸 8. 當(dāng)工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在 X 軸負(fù)向時(shí)，也就是 t n 0 , s m= 0 如圖 1.12 所示： OA1 初始角度： = 270 點(diǎn) A2的相對坐標(biāo)為： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 15 圖 1.12 A 點(diǎn)在 X 軸 負(fù) 半軸 9. 當(dāng)工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 與工作臺中心重合時(shí)，也就是 T n = 0 , s- m = 0 如圖 1.13 所示： 這是工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 和工作臺中心重合， A 點(diǎn)的位置不會(huì)隨著工作臺的旋轉(zhuǎn)發(fā)生變化。 綜上所述，工作臺回轉(zhuǎn)中心與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)不重合時(shí)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的變化量為： A2(x) = R * sin(a + ) A2(z) = R * cos(a + ) 16 圖 1.13 A 點(diǎn)工作臺回轉(zhuǎn)中心 1.3.6 新工件坐標(biāo)系的確定 前面是 A1在工作臺上的任何位置時(shí)，每種情況都計(jì)算了工作臺旋轉(zhuǎn)了 角度后，新點(diǎn) A2的相對坐標(biāo)。 還要求出新點(diǎn) A2在機(jī)床坐標(biāo)系的位置。 只要加上 O 點(diǎn)的坐標(biāo)，就是新坐標(biāo)系原點(diǎn)的坐標(biāo)： S = m + R * cos(a + ) t = n + R * sin(a + ) 17 2. FANUC 數(shù)控宏程序指令 我以前并未接觸過宏程序，但是這次的論文里面有關(guān)于宏程序的內(nèi)容。我在肖慶和 老師的指點(diǎn)下買了一本 數(shù)控銑削加工宏程序及實(shí)用用例 ，這本書讓我全面深入地了解宏程序，這為我的論文編纂打下了良好的基礎(chǔ)。 2.1 宏程序的基本知識 宏程序是一種允許用戶自己使用的程序，比如子程序、命令程序、同時(shí)你已經(jīng)編制和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，無論什么時(shí)候需要，可以隨意調(diào)用的程序。不同于普通的 NC 語言程序，有著獨(dú)一無二操作和函數(shù)功能的宏程序被普遍用于專門的變量，這樣 它能普遍被用于自動(dòng)化機(jī)械加工操作。 宏程序使用變量來表示某些 值的程序。其特點(diǎn)是可以用變量表示很多值。 宏程序有四種規(guī)則（加、減、乘、除）、三角函數(shù)和平方根，允許你編制自己的軟件。 1 算術(shù)運(yùn)算命令： （ 1） 變量的定義和代替 #1 = 123： #2 = #1 （ 2） 加和減 加 #1 = #2 + 10: #1 = #2 + #3 減 #1 = #2 - 10: #1 = #2 - #3 （ 3） 乘和除 乘 #1 = #2 * 10: #1 = #2 * #3 除 #1 = #2 / 10: #1 = #2 / #3 (4)三角函數(shù) 正玄 #1 = SIN (90) #1 = SIN (#2) 余玄 #1 = COS (90) #1 = COS (#2) 正切 #1 = TAN (90) #1 = TAN (#2) 平方根 #1 = SQRT#2 #2 = 2 #1 = 1.414 絕對值 #1 = ABS#2 #2 = -2 #1 = 2 2. 條件轉(zhuǎn)移指令： 1. IF 語句 18 N = 1 9999 如果 條件表達(dá)式 是適合的，調(diào)相順序 No.N。如果不滿足時(shí)，執(zhí)行的塊緊接 IF語句。 條件表達(dá)式 被描述用 A 操作 B 例如： IF#2 GT #2 goto 1 如果 #1是比 #2 大，跳向 No.N1 指令和它們的涵義： 表 2.1 邏輯運(yùn)算指令表 指令 描述 EQ 相等 A 等于 B NE 不相等 A 不等于 B GT 大于 A 大于 B GE 大于等于 A 大于或等于 B LT 小于 A 小于 B LE 小于等于 A 小于或等于 B 19 （ 2） WHILE 語 句 n=1-3 如果條件滿足時(shí)執(zhí)行 DO-END，如果不滿足，執(zhí)行下一個(gè) END n: 條件表達(dá)式是和 if語句相同 例如： WHILE#1 LE #2 DO1 如果 #1小于等于 #2.重復(fù)語句到 END1. 注意：當(dāng)操作 EQ被使用時(shí)，算術(shù)運(yùn)算命令的 實(shí)行可能在計(jì)算過程中引起一個(gè)錯(cuò)誤。 因此，取代 EQ。盡可能的用 EGE 或者 LE 為表達(dá)式。 2.2 宏程序的調(diào)用 當(dāng)一個(gè)宏程序編號后，輸入機(jī)床系統(tǒng)。當(dāng)加工時(shí)需要?jiǎng)t被調(diào)用出來。 （ 1）宏程序簡單調(diào)用格式。宏程序的簡單調(diào)用是指在主程序中，宏程序可以被單個(gè)程序段單次調(diào)用。 指令格式： G65 P（宏程序號） L（重復(fù)次數(shù)）（變量分配） 宏程序的運(yùn)算命令通過指令 G65 的不同表達(dá)形式實(shí)現(xiàn)，其指令的一般形式為： G65 H m P # i Q # j R # k ； 格式中各參數(shù)的意義如下： m：可以是 01 99，表示運(yùn)算命令或轉(zhuǎn)移命令的功能； 20 # i：存放運(yùn)算結(jié)果的變量； # j：需要運(yùn)算的變量 1；也可以是常數(shù)，常數(shù)可以直接表示，不帶“ #” ； # k：需要運(yùn)算的變量 2，也可以是常數(shù)，常數(shù)可以直接表示，不帶“ #” ； 指令所代表的意義為： #i = #j # k ；代表運(yùn)算符號，它由 H m指定。 如： G65 H 02 P #100 Q #101 R #102 ；表示 #100 = #101+ #102 ； G65 H 03P #100 Q #101 R15； 表示 #100 = #101-15 ； G65 H 03P #100 Q-100 R #102； 表示 #100 =-100#102 ； G65 H 04P #100 Q-100 R #102； 表示 #100 =-100#102 等等 （ 2）宏程序的編寫格式。宏程序的編寫格式與子程序相同。 如： O （ 0001 8999 為宏程序號） N10 指令 . N M99 上述宏程序內(nèi)容中，除通常使用的 編程 外，還可使用變量、算術(shù)運(yùn)算指令及其他控制指令。變量值在宏程序調(diào)用指令中賦給 。 2.3 宏程序的變量 變量的種類 按變量號碼可將變量分為局變量、公共變量、系統(tǒng)變量，其用途和性質(zhì)都是不同的。 1）局部變量 #1 #33 所謂局部變量就是在用戶宏中局部使用的變量。換句話說，在某一時(shí)刻調(diào)出的用戶宏中所使用的局部變量 #i 和另一時(shí)刻調(diào)用的用戶宏 (也不論與前一個(gè)用戶宏相同還是不同 )中所使用的 #i 是不同的。 2）公共變量 21 與局部變量相對，公共變量是在主程序，以及調(diào)用的子程序中通用的變量。因此，在某個(gè)用戶宏中運(yùn)算得到的公共變量的結(jié)果 #i，可以用到別的用戶宏中。公共變量主要由 #1 #149 及 #500 #531 構(gòu)成。其中前一組是 非保持型 (操作型 )，即斷電后就被清零，后一級是保持型，即斷電后仍被保存 3）系統(tǒng)變量 系統(tǒng)變量是根據(jù)用途而被固定的變量，主要有以下幾種 (表 2.3)。 表 2.2 系統(tǒng)變量表 3. 宏程序補(bǔ)償?shù)木帉?如圖 3.1 所示，測量工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A1 在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)為： 22 圖 3.1 坐標(biāo)變量設(shè)置 X 方向坐標(biāo)為 #101， Z 方向坐標(biāo)為 #103 工作臺中心 O 點(diǎn)的坐標(biāo)為機(jī)床的固定參數(shù)存在機(jī)床坐標(biāo)系里。 O 點(diǎn) X 方向坐標(biāo)為 #110， Z 方向坐標(biāo)為 #111. 每臺機(jī)床由于規(guī)格和性能不同，則其工作臺中心 坐標(biāo)也不同。 測量工件坐標(biāo)系原點(diǎn) A 在機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)后，要將其測量結(jié)果存放在機(jī)床系統(tǒng)里的坐標(biāo)系里，以讓程序調(diào)用。 機(jī)床坐標(biāo)系有： G54， G55， G56， G57， G58， G59,還有 G54.1.P(1 48). 用 #1 來表示機(jī)床坐標(biāo)系： G#1 #1 的取值范圍： 1 48,54 59 以 G54 為例： G54 X Y Z 則測量出的 x,y,z 坐標(biāo)將存放在 G54 坐標(biāo)系的相對位置。 軟件清單和流程圖見附錄 23 4. 宏程序軟件補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用實(shí)例 圖 4.1 待加工零件 圖 4.1 是紡織機(jī)械 梳棉機(jī)道夫墻板的示意圖 。在 數(shù)控機(jī)床加工中心上加工12-M8-6H的螺紋孔，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)選在零件的圓弧中心。顯然 該零件裝夾時(shí)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與工作臺旋轉(zhuǎn)中心無法重合。 這樣， 12-M8-6H的螺紋孔加工時(shí)，初始設(shè)定的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)隨著工作臺旋轉(zhuǎn)，位置發(fā)生變化。通常需要手工計(jì)算各角度的原點(diǎn)差值，在初始設(shè)定的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)償。本文采用自動(dòng)化補(bǔ)償程序可以 完美地解決這個(gè)問題。 4.1 確定工件加工工藝 在加工這個(gè)零件時(shí)， 除了零件側(cè)面的孔未加工，其他面均已加工好。只負(fù)責(zé)編寫 12個(gè)螺紋孔的程序。 24 加工工序 1. 打中心孔 2.鉆孔 3.攻絲 4.2 切削用量和刀具的選擇 4.2.1 切削用量的計(jì)算 切削用量 應(yīng)根據(jù)工件材料、硬度、刀具材料及機(jī)床等因素來考慮，一般有經(jīng)驗(yàn)確定： 本加工零件為鑄鐵，以下是切削用量計(jì)算： 查設(shè)計(jì)手冊知： 鉆孔速度： v = 8 22m/min 取均值 15m/min 攻絲速度： v = 6 8 m/min 取均值 7/min 由 v =*D*n / 1000 知（ v 代表切削速度， D 代表刀具直徑， n 代表主軸轉(zhuǎn)速 ） (1)主軸轉(zhuǎn)速 刀具取 M8*1.25 主軸轉(zhuǎn)速 n = 1000v /*D = 15*1000 / 3.14*8 = 597r/min （ 2） 進(jìn)給速度 S = 0.1 0.15 mm/min 攻絲時(shí) 刀具取 M8*1.25 攻絲的轉(zhuǎn)速 n = 1000v /*D = 7*1000/ 3.148 = 280 r/min 4.2.2 刀具和切削用量的選擇： 1.中心孔刀具 刀具號 T 刀具描述 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給量 偏置號 H T20 中心鉆 1000 80 H20 2. 鉆孔刀具 刀具號 T 刀具描述 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給量 偏置號 H 25 T19 直柄麻花鉆 （直徑 6.8） 500 100 H19 3. 攻絲刀具 刀具號 T 刀具描述 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給量 偏置號 H T18 細(xì)牙普通螺紋M8*1.25 200 300 H18 4.3 編寫加工工藝 根據(jù)以上計(jì)算，利用所學(xué)知識進(jìn)行編程，加工程序見附表。 加工中宏程序的 調(diào)用，下面為宏程序調(diào)用的語句。 G65 P(宏程序編號 ) L(調(diào)用次數(shù) ) G65 P1002 A12 B0 C1 G65 P1002 A12 B10 C2 G65 P1002 A12 B20 C3 G65 P1002 A12 B37 C4 G65 P1002 A12 B47 C5 G65 P1002 A12 B57 C6 G65 P1002 A12 B74 C7 G65 P1002 A12 B84 C8 G65 P1002 A12 B94 C9 G65 P1002 A12 B111 C10 G65 P1002 A12 B121 C17 G65 P1002 A12 B131 C12 上面是加工程序中，調(diào)用宏程序的指令。 由于要加工 12個(gè)孔，要計(jì)算 12次坐標(biāo)系，宏程序要調(diào)用 12 次。 在上面的宏程序中： A 代表機(jī)床系統(tǒng)的坐標(biāo)系，在程序里 A 取了 48，表示 要把 測量到工件原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)輸入 G54.1 P48 的坐標(biāo)系里面。 B 表示旋轉(zhuǎn)角度 C 表示機(jī)床系統(tǒng)的坐標(biāo)系。就是計(jì)算出來坐標(biāo)值，存放到機(jī)床系統(tǒng)的坐標(biāo)里。 26 要計(jì)算 12次坐標(biāo)值，因此要存放機(jī)床系統(tǒng) 12個(gè)坐標(biāo)系里，程序中 C 的取值為1 12，表示將坐標(biāo)值存放在 G54.1 P48 的坐標(biāo)系里面。 G54.1 P1 表示，取出再工作臺旋轉(zhuǎn)后由宏程序自動(dòng)計(jì)算的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床 坐標(biāo)系中坐標(biāo)值。然后按照加工程序加工。 4.4 涉及零件的專用夾具 此軟件所加工的內(nèi)容是零件側(cè)面螺紋孔的加工，在加工這個(gè)零件的時(shí)候其它的面均已加 工好，其它的面都可以作為定位基準(zhǔn)。 各個(gè)孔的中心要和零件中心在一條直線上，這就要求加工時(shí)裝夾一定要保證 。分析零件時(shí)，下半圓的半徑 R355,上半圓的半徑為 R355.5. 本文采用 中心軸定位，三點(diǎn)夾緊的裝置，保證零件的中心和家具體的中心在一條直線上。 要保證各個(gè)孔的中心要和零件中心在一條直線上， 還要限制零件旋轉(zhuǎn)方向的自由度。 本文設(shè)計(jì)了一套機(jī)構(gòu)，用點(diǎn)定位限制零件旋轉(zhuǎn)方向的自由度。下圖為夾具體草圖： 27 圖 4.2 夾具體草圖 因工件是圓形的，而且工件需加工處的厚度只有 25mm， 為防止工件在加工時(shí) 夾具體與主軸發(fā)生干涉， 降價(jià)具體設(shè)計(jì)成下方上圓的結(jié)構(gòu)。 夾具裝配圖見附圖。 ， 28 總 結(jié) 本文運(yùn)用 FANUC 系統(tǒng)中的宏指令及參變量，提出了編寫一個(gè)補(bǔ)償軟件，認(rèn)為此程序可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中心機(jī)床在零件過程中，工作臺任意角度旋轉(zhuǎn)后，自動(dòng)補(bǔ)償與并設(shè)定新的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置。 通過本文的學(xué)習(xí)，鍛煉了我的發(fā)現(xiàn)問題的能力、分析問題的能了、解決問題的能力，這為我以后踏入社會(huì)積累了寶貴的人生經(jīng)驗(yàn)，它就像一筆寶貴的財(cái)富一樣，取之不盡，用之不竭，讓我終生受益。 29 致 謝 大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，有一種如釋重負(fù)的感覺，感慨良多。 感謝在整個(gè)論文寫作過程中幫助過我的每一位人。 感謝的是我的指導(dǎo)老師， 肖慶和 老師。在整個(gè)過程中他給了我很大的幫助，在論文題目制定時(shí)，他首先肯定了我的題目大方向，但是同時(shí)又幫我具體分析使我最后選擇 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)工件坐標(biāo)系自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难芯繎?yīng)用。 這個(gè)具體目標(biāo)，讓我在寫作時(shí)有了具體方向。在論文提綱制定時(shí)，我的思路不是很清晰，經(jīng)過老師的幫忙，讓我具體寫作時(shí)思路頓時(shí)清晰。在完成 初稿后，老師認(rèn)真查看了我的文章，指出了我存在的很多問題。 更重要的是，肖老師的工作態(tài)度給我又補(bǔ)了相當(dāng)有意義的一課，做事情要認(rèn)認(rèn)真真、一絲不茍、善始善終，這給我以后的人生起到了很好的啟迪。 30 參考文獻(xiàn) 1 楊可幀 .機(jī)械設(shè)計(jì) 基礎(chǔ) .北京 : 高等教育出版社 ,2007 2 任同 .數(shù)控加工工藝 .西安： 西安電子科技大學(xué)出版社 ， 2008 3 周興萬 .機(jī)械制造工藝學(xué) .西安： 西安交通大學(xué)出版社 ， 2007 4機(jī)械制圖 .北京： 高等教育出版社 ， 2007 5 馬莉敏 .數(shù)控機(jī)床變成與加工操作 .武漢： 華中科技大學(xué)出版社 ， 2005 6機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 7機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊。北京：冶金工業(yè)出版社， 2002 8陳海舟 .數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用實(shí)例 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 31 附錄：程序清單 程序流程圖 32 主程序 O1001 G00 G91 G28 X0 Y0 Z0 T20 M06 G65 P1002 A12 B0 C1 G65 P1002 A12 B10 C2 G65 P1002 A12 B20 C3 G65 P1002 A12 B37 C4 G65 P1002 A12 B47 C5 G65 P1002 A12 B57 C6 G65 P1002 A12 B74 C7 G65 P1002 A12 B84 C8 G65 P1002 A12 B94 C9 G65 P1002 A12 B111 C10 G65 P1002 A12 B121 C17 G65 P1002 A12 B131 C12 B0 G54.1 P1 M98 P1003 B10 G54.1 P2 M98 P1003 B20 G54.1 P3 M98 P1003 B37 G54.1 P4 M98 P1003 B47 G54.1 P5 M98 P1003 33 B57 G54.1 P6 M98 P1003 B74 G54.1 P7 M98 P1003 B84 G54.1 P8 M98 P1003 B94 G54.1 P9 M98 P1003 B111 G54.1 P10 M98 P1003 B121 G54.1 P11 M98 P1003 B131 G54.1 P12 M98 P1003 T19 M06 B0 G54.1 P1 M98 P1004 B10 G54.1 P2 M98 P1004 B20 G54.1 P3 M98 P1004 B37 G54.1 P4 34 M98 P1004 B47 G54.1 P5 M98 P1004 B57 G54.1 P6 M98 P1004 B74 G54.1 P7 M98 P1004 B84 G54.1 P8 M98 P1004 B94 G54.1 P9 M98 P1004 B111 G54.1 P10 M98 P1004 B121 G54.1 P11 M98 P1004 B131 G54.1 P12 M98 P1004 T18 M06 B0 G54.1 P1 M98 P1005 B10 G54.1 P2 M98 P1005 B20 35 G54.1 P3 M98 P1005 B37 G54.1 P4 M98 P1005 B47 G54.1 P5 M98 P1005 B57 G54.1 P6 M98 P1005 B74 G54.1 P7 M98 P1005 B84 G54.1 P8 M98 P1005 B94 G54.1 P9 M98 P1005 B111 G54.1 P10 M98 P1005 B121 G54.1 P11 M98 P1005 B131 G54.1 P12 M98 P1005 36 子程序 1. 打中心孔子程序 O1003 （ M8