FANUC数控系统圆弧插补功能的升级开发(自动化))(附加工宏程序)

摘要
本课题针对FANUC圆弧插补功能不能满足发动机曲轴内铣加工工艺要求的不足，提出利用宏程序开发高级圆弧插补指令的编程方法，并建立了相应的数学模型。所开发的圆弧插补指令一共有三个：分别是通过中间点圆弧插补、已知圆弧角和圆心坐标的圆弧插补、已知圆弧角和圆弧终点坐标的圆弧插补。该系列圆弧插补指令不仅是简单的完成圆弧插补过程，而且能够自动判断加工平面、能够自动判断顺、逆时针插补方向、能够判断整圆和圆弧段的加工。最后，通过具体的加工实例证明了所开发指令的正确性和可靠性。
关键词：数控系统；圆弧插补；宏程序； [资料来源：http://think58.com]

Abstract
In order to solve the FANUC CNC system’s inadequate which is unable to meet machining requirements of engine crankshaft’s internal milling, the better circular interpolation commands by using macro program is developed, at the same time, establishing corresponding mathematical model. Three kinds of circular interpolation commands which have been developing are: according to middle point coordinate to circular interpolation, according to circular angle and the center of an arc to circular interpolation, according to circular angle and end point coordinate to circular interpolation. The series circular interpolation command not only simply complete machining of circular interpolation, but also can judge machining plane, circular interpolation’s direction in clockwise or counterclockwise, and circle or arc interpolation in automatic. The circular interpolation commands are used in specific actual instances, from the examples, the commands which have been developed are correct and reliable.

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Key words: CNC; circular interpolation; macro program;
 
本课题的主要任务：
1．熟悉宏指令的使用方法。
2．熟悉SIEMENS推出的SINUMERIK 840D系统的圆弧插补功能指令。
3．提出FANUC系统圆弧插补功能开发的方案。
4．建立中间点圆弧插补、圆弧角和圆心坐标的圆弧插补、圆弧角和圆弧终点坐标的圆弧插补三种插补方式下的数学模型。
5．根据数学模型编写不同初始条件下的宏程序体。

对FANUC数控系统的圆弧插补功能的升级开发，丰富了该数控系统的圆弧插补功能，使中低档的FANUC数控系统也能有SIEMENS高档数控系统的圆弧插补功能，有很大的实用价值。现对本课题做如下总结：
1.针对SIEMENS高档数控系统丰富的圆弧插补功能，提出对FANUC数控系统的圆弧插补功能进行升级开发。
2.宏程序因其简单、实用、易懂而被使用的越来越多，所以针对本课题，提出以宏程序为主要编程手段。
3.针对已知中间点坐标、已知圆弧角和圆弧圆心坐标、已知圆弧角和圆弧终点坐标三种初始条件下，分别建立对应的数学模型，并对数学模型进行分析，推导出符合G02/G03圆弧插补条件的数学表达式。以该数序模型为基础，编写利用上述初始条件完成圆弧插补的宏程序体。

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4.将编写出的已知中间点、已知圆弧角和圆心坐标、已知圆弧角和圆弧终点坐标三种初始条件下的宏程序体应用到对应的加工实例中，通过对加工成品与设计图对比，符合生产加工要求，验证了这三种指令的正确性和实用性。
5.宏程序体是分块编写的，不至于程序繁琐，冗长，这样有利于编程者检查程序内容和用户读懂程序内容。但是，程序是针对固定初始条件而编写的，这样的编程方式造成了程序的可移植性较差，只能用于对应的条件下。

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目录  20000字
第一章 概述 1
1.1 研究现状及发展趋势 1
1.2 本课题主要内容 2
1.2.1 课题任务 2
1.2.2 设计思想 2
第二章 典型数控系统圆弧插补功能 4
2.1 FANUC数控系统的圆弧插补功能 4

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2.1.1 圆弧插补指令格式 4
2.1.2 圆弧插补指令使用说明 5
2.2 SIEMENS数控系统圆弧插补功能 7
2.2.1 圆弧插补指令格式 8
2.2.2 SIEMENS 840D圆弧插补功能使用介绍 9
第三章 方案基础知识介绍 11
3.1 宏程序介绍 11
3.1.1 宏程序变量 11
3.1.2 宏程序语句 12
3.1.3 宏程序调用 12
3.2 圆弧插补功能简介 13
3.3系统选择对比 14
第四章 中间点圆弧插补指令 15
4.1 指令概述 15
4.2 数学模型 15
4.2.1 圆心坐标和圆弧半径的数学模型 15
4.2.2 判断圆弧插补顺、逆时针方向的数学模型 17
4.3 宏程序体内容 19
4.3.1 编程流程图 19
4.3.2 宏程序体具体内容 20
4.4指令使用方式 24
4.5 指令验证 24
4.6 小结 26
第五章 圆弧角和圆心坐标的圆弧插补指令 27
5.1 指令概述 27
5.2 数学模型 27
5.3 宏程序体内容 29
5.3.1 编程流程图 29
5.3.2 宏程序体具体内容 30 [来源：http://think58.com]
5.4 指令使用方式 35
5.5 指令验证 36
5.6 小结 36
第六章 圆弧角和圆弧终点坐标的圆弧插补指令 37
6.1 指令概述 37
6.2 数学模型 37
6.3 宏程序体内容 39
6.3.1 编程流程图 39
6.3.2 宏程序体具体内容 40
6.4 指令使用方式 45
6.5 指令验证 46
6.6 小结 47
第七章 应用实例 48
7.1 内铣加工介绍 48
7.2圆弧插补在内铣加工中的应用 50
第八章 结论 52
结束语 53
致谢 54
参考文献 55

参考文献
[1] 杨继昌，李金伴.数控技术基础[M].北京：化学工业出版社,2005,5:2-11
[2] 毛新华，游红伟，刘新昌.基于数控加工中圆弧插补的改进方法[J].河南科技学院学报（自然科学版），2006,12:95-97
[3] 李佳特.数控技术的现状发展趋势[J].世界制造技术与装备市场，2001,1:34-37
[4] 陈金铎.在FANUC数控系统上建立三点圆弧插补宏程序[J].制造技术与机床，2003,9:95-96
[5] 岳秋琴.基于FANUC 0i-TB系统的三点圆弧插补宏程序开发[J].机械工程师， 2006,8:87-88 [资料来源：http://think58.com]
[6] 李柯，胡自化，杨世平，漆瑞.基于FANUC-0TF数控系统的三点圆弧插补指令开发[J].《新技术新工艺》.机械加工与自动化，2003,6:6-8
[7] 袁名伟，谭积明，蒋丽.宏程序在数控加工中的应用[J].电气技术自动化,2005,1:110-112
[8] 雷雪安，李宏，刘汀兰.宏程序的妙用[J].CAD\CAM\CAPP应用，2003,3:56-57
[9] 王娟.数控加工中宏程序的编程技巧[J].学术研讨，2006,9:81-82
[10] 西门子股份公SINUMERIK 840D/840Di/810D 编程说明[M].2003,4:121-132
[11] BEIJING-FANUC 0i-MB 操作说明书[M].2003,6:43-46
[12] 西门子网站
[13] 金卫国，顾晓燕.宏程序的应用[J].机电一体化，2002,9:49-50
[14] 罗治平，沈永刚.使用宏指令完成非圆弧曲线的加工[J].上海工程大学学报， 2006,3:35-37
[15] 王光第，申莉莉.基于最小偏差插补法的圆弧算法研究[J].天津工程师范学院院报，2006,3:42-45
[16] 谢暴，韩江.数控系统的插补算法优化设计[J].安徽职业技术学院院报，    2006,9:1-4
[17] 杜娟，田锡天，张振明，徐建新，朱名铨.基于STEP-NC的CNC系统中插补技术研究[J].制造业自动化，2005,6:24-27
[18] 王小彬，王太勇，李宏伟，汪文津，李鹏，范胜波.经济型数控系统角度逼近圆弧插补算法[J].佳木斯大学学报（自然科学版），204,3:1-4

[来源：http://www.think58.com]

[19] 刘启东，徐春广.大型非球曲面光学零件步长伸缩双圆弧插补技术研究[J].航空精密制造技术，2005,12:8-10
[20] FANUC SERIES0/00/0-MATE FOR MACHINING CENTER OPERATOR’S MANUAL[M].  1997,6:120-132
[21] 罗敏. 利用宏程序开发曲轴内铣及补偿功能[J].制造技术与机床,2005,10:1-8
[22] 梁振华.CAT121六缸柴油机曲轴轴颈粗加工的工艺探讨[J].柴油机设计与制造，1999,2:48-50
[23] 齐忠华，刘殿友，赵铁岩.曲轴内铣和车拉柔性机床[J].机械设计与制造，    1999,1:51-52
[24] 辛艳东.西门子840Di系统在数控镗铣床改造中的应用[J].机电新产品导报,2006,2:100-102

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