15课题十五宏程序加工非圆曲线轮廓6.docx
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15课题十五宏程序加工非圆曲线轮廓6
数控编程与操作
教学模式改革-理实一体化授课教案
授课日期
08、11、20
授课班级
授课教师
张璐青
授课课时
理论90分钟
理实一体化课题
数控编程与操作
教学任务
用户宏程序（IF、WHILE）在非圆曲线轮廓加工中的应用
教学目标（认知、动作、态度、人际交往等方面的分析与要求
专业能力
在数控车床加工非圆曲线轮廓工件的程序编写与操作方法
主要行为
宏程序的特点及B类宏程序的编写与加工操作
部分行为
分析与解决问题的方法，实际操作能力
教学重点与难点
教学重点：
宏程序的思想和B类宏程序的编写格式，；
教学难点：
宏程序循环条件的确定与数学模型的处理变换。
学情分析（学生、选材等方面）
学习对象为技师班，为数控加工技术专业三年级学生。
该班学生已进入数控学习的后期阶段，学生已具备普通车床操作知识与技能，已具备数控编程的多系统、多机床的编程知识加工与仿真能力及FANUC系统的数车、数铣操作技能。
线切割机床编程知识为数控编程知识的拓展阶段，教材仍按所发高职数控编程教材适当进行舍取进行教学。
教学过程与教学方法
任务驱动法
――任务引入、任务分析、任务实施（通过编程训练与操作训练加深对本任务的理解培养学生解决问题的能力的动手能力，在实训环节中进行操作示范及巡回指导）
授课主要设施
讲台、黑板、粉笔、数控车床（FANUC）、Ф60×150mm的圆钢
训练作业
教材第三篇非圆曲线轮廓零件编程加工部分的练习题
备注
理论教学中不按常规方法严格确定每个时段的时间，要注意观察学生的表情、状态和反映，恰当地把握好整个教学过程；
模块一数控车床的编程与操作
数车基本模块FANUC系统数控车床编程及操作
课题十四非圆曲线轮廓的编程加工
任务说明
◎通过对宏程序的介绍和对典型非圆曲线轮廓零件的程序加工，使用学生掌握宏程序编程思路和常见非圆曲线（椭圆等）的编程方法，使学生具备灵活应用B类宏程序进行编程加工的能力。
◎能力点
◎宏程序的编程思路、循环形式和对典型非圆曲线轮廓工件的编程及加工方法；
◎初步明确在工程实践中解决实际问题的基本思路（明确问题-分析问题-收集信息-优化信息-探询解决问题的有效方法-试验（或实践）-处理信息-解决问题-总结分析思考-是否还有其他的方法或更好的方法。
知识点
◎宏程序的种类、表达式和常用的运算符；
◎宏程序的控制语句。
◎B类宏程序的编写方法。
◎在数控车床上加工典型的非圆曲线轮廓零件。
本课设计理念：
本课的任务是让学生熟练地运用B类宏程序对非圆曲线轮廓零件进行编程与加工，是一种目的和任务很明确的教学内容，为完成这一任务，采用了任务驱动法理实一体化形式进行教学。
组织教学
（5分钟）
一、任务实施
1、任务描述
（3分钟）
信息获取：
回顾上堂课所学3B格式的含义。
编程加工如图1所示的零件，试解决以下问题：
1、用IF语句编写加工程序；
2、用WHILE语句编写加工程序；
3、如果该图零件为抛物线（Z=-X2/20.83），则编程与上有何不同？
图1椭圆零件图（蘑菇状）
2、分析与
解题
（79分钟）
3.思考与知识拓展
（3分钟）
二、知识链接
三、小结
四、操作演示
五、分组训练
1、在数控机床上均采用宏程序来编程加工非曲线轮廓。
宏程序包括A、B两类，B类宏程序简单易行，通俗易懂，在数控车床上经常使用，下面介绍有关宏程序的知识。
在FANUC系统中，包含变量、转向、比较判别等功能的指令称为宏指令，包含有宏指令的子程序称为宏程序。
1）宏程序的下列特征：
（1）可以在宏程序主体中使用变量；
（2）可以在变量之间进行数值运算；
（3）可以用宏程序命令对变量进行赋值。
2）宏程序的变量引用及类型
变量是指可以在宏主体的地址上代替具体数值，在调用宏主体时再用引数进行赋值的符号：
#ί（ί=1,2,3,…）。
使用变量可以使宏程序具有通用性。
（1）变量的形式
变量是在符号#后面加上变量号码所构成，即：
#ί（ί=1,2,3,…）。
例如：
#5，#109。
也可以用#<表达式>的形式来表示，如：
#[#100]，#[#33-1]，#[#6/2]。
（2）变量的引用
在地址符后的数字可以用变量来置换。
例如：
若写成F#33，当#33=1.5时，与F1.5相同；Z－#18，当#18=20.0时，与Z－20.0指令相同。
但需要注意,作为地址符的O、N、/等不能引用变量，如O#27、N#1等都是错误的。
（3）变量的类型
按变量号码可将变量分为局部（local）变量、公共（common）变量、系统（system）变量三种
①局部（local）变量（＃1～＃33）局部变量是一个在宏程序中局部使用的变量。
②公用（common）变量（全局变量，＃100～＃149、＃500～＃509）公用变量贯穿整个程序过程，包括多重调用。
若宏A与宏B同时调用＃100，则A中的＃100与B中的＃100是同一个变量。
③系统（system）变量系统变量是根据用途而被固定的变量。
3）运算符与表达式
（1）运算符
常用的运算指令和运算符见表1。
表1运算指令、运算符
类型
功能
运算符
格式
说明
算术运算符
和
差
积
商
＋
－
*
/
#1=#2＋#3
#1=#2－#3
#1=#2*#3
#1=#2/#3
条件运算符
等于
不等
小于
小于或等于
大于
大于或等于
EQ
NE
LT
LE
GT
GE
#1EQ#3
#1NE#2
#2LT#3
#1LE#3
#2GT#3
#2GE#3
#1=#3
#1≠#2
#2<#3
#1≤#3
#2>#3
#2≥#3
逻辑运算符
逻辑或
与
异或
OR
AND
XOR
#1OR#3
#2AND#3
#2XOR#3
函数
正弦
余弦
正切
反正切
SIN
COS
TAN
ATAN
#2=SIN[#3]
#2=COS[#3]
#2=TAN[#3]
#2=ATAN[#3]
角度用角度单位指令,如:
90O30'为90.5O
平方根
绝对值
SQRT
ABS
#2=SQRT[#3]
#2=ABS[#3]
4）循环控制语句
（1）循环（WHILE语句）
编程格式：
WHILE[条件表达式]DOm（1，2，3）
……………………
ENDm；
当条件表达式的条件满足时，执行WHILE到END当中的程序段，否则转到下一条执行，DO和END后的m数值是指定执行范围的识别号，可以使用1，2，3；非1，2，3时报警。
当使用多重循环控制语句的时候，循环的格式如下，最多3重，且执行的顺序是从内往外，也就是说执行完END3再执行END2，最后执行END1。
WHILE[条件表达式]DO1
……………………
WHILE[条件表达式]DO2
……………………
WHILE[条件表达式]DO3
……………………
END3；
……………………
END2；
……………………
END1；
（2）条件判别语句（IF与G0T0语句）
编程格式：
IF[条件表达式]GOTOn
其中n为程序段号，条件成立时转到n段处执行，条件不成立时顺序执行。
2图1的精加工程序为：
O0001；程序号
N01#101=120.0；长半轴
N05#102=50.0；短半轴
N10#103=120.0；Z轴起始尺寸
N15IF[#103LT1.0]GOTO45;判断椭圆是否走到Z轴终点
N20#104=SQRT[#101*#101－#103*#103];
N25#105=50.0*#104/120.0;X轴变量
N30G01X[2*#105]Z[#103－120.0];椭圆插补
N35#103=#103—0.2;Z轴步距，每次0.2mm
N40GOTO15;
N45G00U20.0Z2.;退刀
IF语句是当条件不满足时才执行下面的程序内容，如在N15中#103所代表的120不小于0，即N15中的条件不成立，程序顺序往下执行到N40返回N15重新判断确定是否继续执行。
而WHILE语句与之相反，当条件成立时才执行，图1用WHILE语句编写的宏程序如下：
O0002；程序号
N01#1=120.0；长半轴
N05#2=50.0；短半轴
N10#3=120.0；Z轴起始尺寸
N15WHILE#3GE0;判断椭圆是否走到Z轴终点
N20#4=50.0*SQRT[#1*#1－#3*#3]/120.0;X轴变量
N25G01X[2*#4]Z[#103－120.0];椭圆插补
N30
N35#103=#103-0.2;Z轴步距，每次0.2mm
N40ENDW;
N45G00U20.0Z2.;退刀
FANUC系统通常采用子程序调用形式完成非曲线工件的粗加工和精加工，下面给出图1从粗加工到精加工完整的加工程序：
O0003；程序号
N01G00M03S600T0101F0.25；
N05X55.0Z2.0;
N10#150=50.0；最大切削余量50mm
N15IF[#150LT1]GOTO35;毛坯余量小于1跳到N35
N20M98P0001;调用椭圆子程序
N25#150=#150－2.0;每次切削深度1mm
N30GOTO15
N35G00X55.0Z2.0;退刀
N40G00X55.0Z2.;
N45S1500F0.15;
N50#150=0;精加工毛坯余量设为0
N55M98P0001;调用椭圆子程序
N60G00100.0Z50.0.;退刀
N65M05;
N70M30;程序结束
若把O0001号当子程序在O0003中调用，O0001号程序将作如下调整：
N30G01X[2*#105＋#150]Z[#103－120.0];
N55M99;
若将图1的椭圆变成Z=－X2/20.83的抛物线时；精加工程序如下:
O0004；程序号
N01#101=0；X轴变量
N05IF[#101GE50.2]GOTO35;判断抛物线是否走到Z轴终点
N15#102=－#101*#101/20.83;Z轴变量
N20G01X[2*#101]Z#102F0.3;椭圆插补
N25#101=#101—0.2;Z轴步距，每次0.2mm
N30GOTO05;
N35G00U20.0Z2.;退刀
1）宏程序与子程序区别？
2）宏程序能否加工一般轮廓曲线工件？
3）编写用户宏程序的必要知识储备是什么？
1、宏程序的分类
用户宏程序可以分为A、B两类：
1）A类用户宏程序：
格式：
G65HPQR
G65：
调用变量；
H：
宏程序功能，01~99；
P：
运算结果；
Q：
被操作第一变量名；
R：
被操作第二变量名；
例如G65H02就是对被操作第一变量名和被操作第二变量名求和后存入P中；
G65H03就是对被操作第一变量名和被操作第二变量名求差后存入P中；
2）B类用户宏程序
和A类用户宏程序的区别在于没有宏程序功能，而且通过算术和逻辑运算进行赋值。
例如，同一运算分别用A、B两类用户宏程序实现的程序段如下：
A类:
G65H02P#1Q#2R#3
B类:
#1=#2+#3
它们形式虽然不一样，但是最后的作用都是实现了#1=#2+#3的运算，只是B类用户宏程序更接近我们使用习惯，因此我们平时多用B类用户宏程序。
2、在配备华中21世纪星数控车削系统的机床加工非圆曲线时，可以直接在G71等多重固定循环的ns与nf之间书定子程序（B类）内容，不需要如FANUC系统中那样采用子程序调用来达到加工目的。
本次课主要学习了宏程序的概念和有关的基本知识以及简单用户宏程序的编写方法。
宏程序的编写一定要理清思路和能准确变形非圆曲线标准方程，熟练掌握关系运算符和表达式。
1、工件的安装
2、程序的输入3、零件的加工
每个在数控加工仿真系统上仿真练习，并分小组上机操作，教师巡视指导并打分。
注意事项：
安装工件时注意各边要有足够的余量；
引导启发与讨论
导学材料
必学部分:
教材：
《数控车削编程与加工》非圆曲线加工部分
选学部分：
《数控铣削编程与加工》宏程序部分
教学安排：
今日重点在于用宏程序加工对心凸椭圆。
教学反思：
用去除余量方法加工，编程比较麻烦，在FANUC上加工，G71中不能将宏程序放在循环程序中，但可以放在G73下的循环程序中，这样使得编程大为简化。
如下述例题中，工件右端程序可写成下列形式：
O0001
M03S800T0101；
G00X40.0Z2.0;
G73U17.R10
G73P1Q2U0.5W0.3F0.25
N1G42G00X0;
#1=25;Z轴起始尺寸
WHILE[#1GT0]DO1;判断椭圆是否走到Z轴终点
#2=17.0*SQRT[25*25－#1*#1]/25.0;X轴变量
G01X[2*#2]Z[#1－25.0]F0.1椭圆插补
#1=#1-0.1Z轴步距，每次0.2mm
END1
N2G00X38退刀
X100Z60
M00
M05
M03S1000T0101；
G00X40.0Z2.0;
G70P1Q2
G00X100Z60
M05
M30
根据宏程序可套在G73循环程序中对零件加工的思路，宏程序第二次上课的内容为利用G73下套宏程序的加工零件为教学重点。
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