基于proe的自动编程论文.docx

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基于proe的自动编程论文

1.前言

随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高；此外，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状的高效、高质量加工要求。

因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的数控（NC）加工技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。

为了进一步满足工业生产的需求，进一步开发机床的性能，数控系统设计厂商开发了一些专用宏程序，以实现一些特殊形状的零件加工。

发那科公司1979年推出含有专用宏功能的数控系统6，随着宏功能的不断完善，最终形成了目前常见到的A类宏程序。

80年代后，发那科开始生产操控面板带有各种运算符号的数控系统，这标准着功能更强，更易懂的B类宏程序开始应用于生产之中。

随着计算机技术的迅速发展，计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）开始在数控行业尤其是模具行业中已经得到普遍的应用，CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造一体化。

计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）的出现给工业生产带来了深刻的变革，如今，CAD/CAM已与现代工业生产紧密相联。

目前，CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。

随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，这将推动数控机床系统自动化的进一步发展。

国内最早对CAD/CAM的研究和应用始于20世纪70年代末，起步虽比国外晚了近30年，但其间恰好遇到微型计算机的诞生和迅速普及，使得中国CAD/CAM的推广应用能够迅速赶上国际先进水平。

2.宏程序编程

2.1用户宏程序的简介

随着数控加工设备技术的进步与发展，数控机床已成为制造业尤其是模具加工技术中不可缺少的关键设备。

然而，模具产品的小批量，多品种，短周期还有就是经常要面对一些不规则产品等特点，为数控机床的编程带来很大不便，既增加了编程的工作量，又影响着加工的进度。

在实际工作中，应用宏程序既能很好地解决一些复杂规则几何形状的零件加工，同时也简化了程序编制，节约了时间，为模具生产中数控机床的编程提供了一种简捷的方式方法。

用户宏程序是以变量的组合，通过各种算术和逻辑运算、转移和循环等命令，而编制的一种可以灵活运用的程序，只要改变变量的值，即可完成不同的加工或操作。

用户宏功能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就能执行其功能。

用户宏功能主体是一系列指令，相当于子程序体。

既可以由机床生产厂提供，也可以由机床用户自己编制。

宏指令是代表一系列指令的总指令，相当于子程序调用指令。

用户宏功能的最大特点是，可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。

当我们经常需要面对某个类型的产品，可以对这些产品像软件开发一样，设置一个公版，当我们需要调用时，只需用在主程序中设置适当的值，或是对宏程序做一些简单的修改，就可以调用已编辑好的宏程序去加工产品。

用户宏功能有A、B两类。

A类宏程序是较早开发出来的用户宏程序，使用时相对来说较为复杂，功能也比较简单。

目前主流的FANUC系统上都已采用了B类宏程序，而且在应用中，A类宏程序较多地应用在车床上，我们这里主要是铣削加工，因此本文所指的宏程序在此特指B类宏程序。

2.2编程实例

2.2.1零件分析

下图所示是一个模具工程上用到的型腔零件，它的底部是一个椭圆型腔，上部的是一个直径为140mm的圆形型腔。

设定图中的椭圆型腔为AB；圆形型腔为CD；连接AB和CD的不规则型腔为BC。

图1一个模具用型腔零件

AB型腔

BC型腔

CD型腔

图2型腔零件三维渲染效果图

2.2.2建立数学模型

本图中，AB段可以用直线拟合一个参数方程为X=a·cos（Q），Y=b·sin（Q）的椭圆，CD段是个直径为140的圆，BC段作为过渡段所以下截面是个长、短半轴为50mm、30mm的椭圆，上截面为一个直径为140mm的圆。

则BC在Z方向上的高度为44，并且BC段椭圆长短轴分别随着高度的增加20/44mm,40/44mm。

2.2.3编程思路

椭圆加工可设角度Q为自变量0°≤Q≤360°，当Q=360°时跳出循环；BC段加工可设层高Z为自变量，在每一个层高均完成一个椭圆的加工，当Z到达BC段上截面时跳出循环。

2.2.4编制程序

主程序（O0001）

N10

G90G94G40G21G17G54;

机床准备

起

始

部

分

N20

G91G28Z0.0;

回换刀点

N30

T01M06;

换上一号刀

N40

G90G00X0.0Y0.0;

移动至工件中心

N50

G43Z50.0H01;

建立刀具长度补偿

N60

S2000M03;

N70

M08;

N80

G01Z-56.0F100;

N90

M98P0011;

调用11号子程序加工AB段椭圆

N100

G01Z-50.0;

道具定位

N110

M98P0012;

调用12号子程序加工BC段椭圆

N120

G00Z100.0;

结束部分

N130

M05;

N140

M09;

N150

M30;

子程序1（O0011）

N10

#100=0.0;#101=50.0;#102=30.0;

参数设定

N20

G90Z-56.0F80.0;

N30

#103=#101*COS[#100];

N40

#104=#102*SIN[#100];

N50

G90G41G01X#103Y#104D01F200;

用直线拟合椭圆

N60

#100=#100+0.5;

将椭圆方程微分到0.5°

N70

IF[#100LE360]GOTO30;

条件判断

N80

G40G01X0.0Y0.0;

刀补取消

N90

M99;

子程序调用返回

子程序2（O0012）

N10

#100=0.0;#101=50.0;#102=30.0;

起始部分

N20

#103=0.0;#104=-50.0;

N30

G01Z#104;

N40

#100=0.0;

N50

#105=#101+#103*20/44;

各层X，Y轴计算

N60

#106=#103*40/44;

N70

#107=#105*COS[#100];

点计算

N80

#108=#106*SIN[#100];

N90

G90G41G01X#107Y#108D01F2000;

拟合椭圆

N100

#100=#100+0.5;

N110

IF[#100LE360]GOTO60;

条件判断

N120

G40G01X0.0Y0.0;

取消刀补

N130

#103=#103+0.1;

参数计算

N140

#104=#104+0.1;

N150

IF[#104LE-6.0]GOTO30;

条件判断

N160

M99;

子程序调用结束

2.3宏程序指令附表及说明

2.3.1变量类型（表1）

表1变量类型表

变量类型

位置区间

使用范围

系统变量

因机床厂家而异

系统的设置或刀补

本级变量

#1～#33

仅在本级宏程序有效

通用变量

#100～#144，#500～#531

可在各级宏程序中被使用

2.3.2算术运算指令（表2）

表2算术运算指令

G码

H码

功能

定义

G65

H01

定义，替换

#i＝#j

G65

H02

加

#i＝#j＋#k

G65

H03

减

#i＝#j-#k

G65

H04

乘

#i＝#j×#k

G65

H05

除

#i＝#j/#k

G65

H21

平方根

#i＝√#j

G65

H22

绝对值

#i＝|#j|

G65

H23

求余

#i＝#j-trunc﹙#j/#k﹚·#k

Trunc；丢弃小于1的分数部分

G65

H24

BCD码→二进制码

#i＝BIN﹙#j﹚

G65

H25

二进制码→BCD码

#i＝BCD﹙#j﹚

G65

H26

复合乘/除

#i＝﹙#i×#j﹚÷#k

G65

H27

复合平方根1

#i＝√#j2＋#k2

G65

H28

复合平方根2

#i＝√#j2-#k2

2.3.3逻辑运算指令（表3）

表3逻辑运算指令

G码

H码

功能

定义

G65

H11

逻辑“或”

#i＝#j·OR·#k

G65

H12

逻辑“与”

#i＝#j·AND·#k

G65

H13

异或

#i＝#j·XOR·#k

2.3.4三角函数指令（表4）

表4三角函数指令

G码

H码

功能

定义

G65

H31

正弦

#i＝#j·SIN﹙#k﹚

G65

H32

余弦

#i＝#j·COS﹙#k﹚

G65

H33

正切

#i＝#j·TAN﹙#k﹚

G65

H34

反正切

#i＝ATAN﹙#j/#k﹚

2.3.5控制类指令（表5）

表5控制类指令表

G码

H码

功能

定义

G65

H80

无条件转移

GOTOn

G65

H81

条件转移1

IF#j＝#k，GOTOn

G65

H82

条件转移2

IF#j≠#k，GOTOn

G65

H83

条件转移3

IF#j＞#k，GOTOn

G65

H84

条件转移4

IF#j＜#k，GOTOn

G65

H85

条件转移5

IF#j≥#k，GOTOn

G65

H86

条件转移6

IF#j≤#k，GOTOn

G65

H99

产生PS报警

PS报警号500＋n出现

3.利用自动编程软件编程

3.1自动编程的基本原理

自动编程指手工编程中的几何计算、编写加工程序单、程序校核，甚至

工艺处理等由计算机自动处理完

成的编程方法称为“计算机自动

编程”，简称“自动编程”。

自

动编程是通过数控自动程序编制

系统实现的。

它包括硬件及软件

两部分，硬件主要由计算机及绘

图仪、扫描仪等一些外围设备组

成；软件即计算机编程系统，又

称编译软件，它主要作用是使计

算机具有处理工件源程序并自动

输出具体数控机床加工程序的能

力。

图3自动编程的工作过程

3.1.1准备原始数据

自动编程系统不会自动地编制出完美的数控程序。

首先，人们必须给计算机送入必要的原始数据，这些原始数据描述了被加工零件的所有信息，包括零件的几何形状、尺寸和几何要素之间的相互关系，刀具运动轨迹和工艺参数等等。

原始数据的表现形式随着自动编程技术的发展越来越多样化，它可以是用数控语言编写的零件源程序，也可以是零件的图形信息，还可以是操作者发出的声音等等。

一些原始数据是由人工准备的，当然它比直接编制数控