基于FANUC 0i系统的椭圆轮廓加工通用宏程序编制

薛东彬

（河南工业大学机电工程学院，郑州450007）

0 引言

在应用加工中心加工零件时经常会遇到椭圆轮廓或椭圆倒角。对于那些长轴平行于机床X轴或Y轴的椭圆轮廓使用用户宏程序编程比较简单，但是对于那些长轴不平行于机床X轴或Y轴的椭圆轮廓一般需要使用专用的编程软件来编程。这时编写的程序不具有通用性，比较费时费力。本文利用二维图形的变换原理，编制了适用于任意角度放置的椭圆轮廓的基于FANUC 0i系统的通用宏程序［1］。

1 节点计算方法

1）椭圆节点计算原理

对于椭圆轮廓的铣削加工一般采用直线段逼近的方法。椭圆轮廓上的节点计算采用等步长法，以节点的圆心角为自变量计算节点的坐标。节点坐标计算式如下：

式中X、Y为节点坐标，a、b为椭圆的长轴和短轴的半径，α为节点对应的圆心角作为自变量。

2）椭圆节点坐标的旋转

当椭圆的长轴与机床的X轴夹角为θ，在计算节点坐标时，应使节点的坐标绕椭圆的圆心旋转θ角度。节点坐标的旋转可以利用二维图形的变换矩阵实现。变换矩阵［2］如下：

经过旋转变换后的节点坐标（Xh、Yh）计算式如下：

2 椭圆通用宏程序的编制

1）局部变量的定义及处理

使用立铣刀铣削加工椭圆时不能使用刀具的半径补偿功能，因此在计算节点的坐标是要将使用的刀具半径加到椭圆的长短轴半径上。在宏程序中椭圆的长短轴、刀具半径、椭圆长轴与机床X轴的夹角、椭圆的起始角、终止角等均用局部变量表示，椭圆的圆心角作为自变量可以根据加工精度要求设定。宏程序中局部变量的定义如表1所示，椭圆的各变量的几何意义如图1所示。

表1 椭圆加工局部变量定义及处理

图1 椭圆中各变量的几何意义

2）椭圆通用宏程序。

适用于任意角度，任意圆心角对应的椭圆的通用宏程序如下：进行椭圆加工时在主程序中通过G65指令调用宏程序，给相应的参数赋初值就可以了。例如加工长、短轴分别为300 mm、200 mm，长轴与+X夹角为30°，圆心位置坐标为（-50，-50）的逆时针椭圆，刀具半径为10 mm。可用下面的程序段调用：

G65 P9015 A300 B200 C10 I30 J0 K360 F100 Q100 R1 X-50 Y-50。

3 结语

应用椭圆通用宏程序编程加工椭圆和椭圆倒角，降低了编程难度，节省了编程时间，增加了数控加工编程的灵活性。

［参考文献］

［1］北京发那科公司.FANUC Series 0i Mate-TM操作说明书［M］.北京：北京发那科公司，

［2］蔡颖，薛庆.CAD/CAM原理与应用［M］.北京：机械工业出版社，2002.