设计算法及流程框图

1.算法的设计

（1）该零件槽尺寸完全相同，可以将铣削槽轮廓编制成一个独立程序，然后通过调用该程序来实现整个零件的加工。

（2）关于槽起始位置和终点位置的坐标值计算，可以通过以下方法来实现：

1）构建如图2-34所示的三角函数数学模型，设置#100号变量来控制角度的变化，利用角度的变化和三角函数计算槽的起点位置和终点位置的坐标值。

2）利用FANUC数控系统中旋转指令G68以及G69来实现轮廓的旋转。

3）利用极坐标系G16以及G15来编程。

（3）设置#101号变量来控制槽的数量作为循环结束条件，即每铣完一个槽，#101号变量减1，当#101大于0时，跳转到铣槽子程序继续铣削下一个槽，直到#101号变量值为0，结束循环。

（4）也可以设置#101号变量初始值为0来控制铣削槽的深度，作为循环结束的条件，即Z向到达一定的深度（#101号变量的值），依次铣削6个槽的轮廓，#101减去每次的进刀量（2mm），当#101号变量到达-10mm，跳转到铣削槽的子程序，直到#101号变量的值为-10，结束循环。

（5）也可以采用子程序嵌套的方式来完成圆周槽的铣削加工。

图2-34 构建数学模型示意图

根据图2-34建立的数学模型可知，任意一个槽起点位置的坐标如点A所示，终点位置如点B所示，根据三角函数关系可知：

#104=（OA-刀具半径）∗COS（#100）以及#101=（OA-刀具半径）∗SIN（#100），得到点A的坐标值，也是槽起点的坐标值。

#103=（OB+刀具半径）∗COS（#100）以及#102=（OB+刀具半径）∗SIN（#100），得到点B的坐标值，也是槽终点的坐标值。

2.程序流程框图设计

根据以上零件图以及算法的分析，加工的流程框图有以下两种方式：按照区域优化加工原则，依次一个一个铣削圆周槽，如图2-35所示；按照层优先原则，一层一层分层铣削圆周槽，如图2-36所示。

图2-35 区域优先铣削圆周槽流程框图

图2-36 层优先铣削圆周槽流程框图

3.根据算法以及流程框图编写加工的宏程序代码

程序1：采用区域优先加工原则，调用子程序嵌套的方法编写加工代码

实例2-4 程序1编程要点提示：

（1）本程序是采用子程序嵌套的方式来实现圆周槽的铣削，关于子程序的叙述可以参考2.1节程序O2002的编程要点提示。

（2）在含有多重子程序嵌套编程时，要注意子程序嵌套调用的顺序。在本实例中，主程序O2026调用一级子程序O2027，一级子程序O2027调用二级子程序O2028，二级子程序O2028调用三级子程序O2029，调用的顺序不可颠倒。

（3）利用坐标系旋转G68以及G69指令可以简化编程，在G17平面内的格式为：

G68指令为旋转坐标系生效，G69指令为取消旋转坐标系，恢复直角坐标系。和极坐标系G16、G15一样，G68和G69必须成对使用，在程序中用G68指定旋转坐标系后，必须用G69取消旋转坐标系，否则会执行不正确的移动。

X_Y_：坐标系旋转中心的绝对值坐标；R_：旋转角度，该角度一般取0°～360°之间的正值。旋转角度零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度变化的正方向，顺时针方向为角度变化的负方向。

例如：G68 X0 Y0 R10，表示坐标系以（0，0）作为旋转的中心，逆时针旋转10°。

旋转坐标系适用于：在不同位置有重复出现的形状或结构时，可利用旋转坐标系指令旋转某一坐标系，通过指定的角度建立一个新的坐标系，以达到简化编程的目的。(www.xing528.com)

采用坐标系旋转指令时，要注意确定旋转的中心和旋转的角度。在多重旋转时，要注意先取消前面的旋转，否则旋转中心的坐标值以及旋转角度会相互叠加，将会产生意想不到的轨迹运动。

使用旋转坐标系而必须使用刀具半径补偿时，刀具半径补偿一般在坐标系旋转后（G68生效时）建立，在G69生效前取消。

坐标系旋转取消指令（G69）以后的第一个移动指令必须采用（G90）绝对值编程，如果采用（G91）增量编程，将不执行正确的移动。

（4）在调用完三级子程序后，Z轴位置为-10mm，在进行第二次以及以后调用一级子程序时，需要将Z轴抬刀到Z0的位置，如二级子程序O2026中的G0Z0为必不可少的。

（5）本实例中，调用子程序中，G90和G91要及时转换使用。

（6）本实例采用是刀心编程，因此在计算坐标时，需要考虑刀具的半径值，也可以设置一个变量如#105号变量，来控制刀具的半径值。

程序2：利用三角函数来计算每个槽的起始坐标和终点坐标，按层优先铣削圆周槽

实例2-4 程序2编程要点提示：

（1）本程序是根据图2-34构建数学模型和利用三角函数公式，计算每个槽的起始位置和终点位置的坐标值来铣削圆周槽的。

（2）#100号变量是控制角度的变换，并赋初始值为0，通过数学表达式和语句#104=[#105-#107]∗COS[#100]和#101=[#105-#107]∗SIN[#100]，计算第一个槽（X和Y轴正方向）起始位置的坐标值，然后通过#100=#100+60角度的递增变化，分别计算出其余各个圆周槽的起始位置坐标值。

（3）语句#103=[#106+#107]∗COS[#100]和#102=[#106+#107]∗SIN[#100]的含义和作用参考（2）。

（4）#110号变量控制铣削槽深度的变化，通过#110=#110-2实现槽的分层铣削。本程序采用一层一层的方式铣削圆周槽，具体步骤：

1）第一次铣削深度为2mm，即第一个槽铣削2mm后，Z轴抬刀至安全高度，X、Y、Z轴再移到第二槽的加工起始位置，准备进行下一个槽的铣削加工。

2）等6个槽全部铣削2mm后，Z轴再进刀一定的深度，进行第二次深度的铣削。

3）如此循环，直到铣削的深度为10mm，并且6个槽全部铣削完毕后结束程序循环。

（5）IF[#100LT360]GOTO 20和#100=#100+60判断铣削槽的个数是否完毕，作为结束每层铣削槽个数的循环条件，控制铣削槽的个数也可以设置一个变量来控制，具体应用见下面程序号O2031宏程序代码。

（6）本程序是基于层优先的加工原则，通过分层一圈一圈铣削圆周槽的，相应的抬刀和进刀的次数会明显增多，空切较多。

（7）本程序采用刀心编程，因此在计算槽的起始位置和终点位置坐标值，需要考虑刀具的半径值。计算槽终点位置坐标，如程序语句#104=[#105-#107]∗COS[#100]中，采用内圆半径#105号变量值减去刀具半径#107号变量值（由于是计算槽的起始位置，而进刀方向选择在X0、Y0处）；计算槽的终点位置坐标，如程序语句#103=[#106+#107]∗COS[#100]中，采用外圆半径#106号变量的值加上刀具半径#107号变量的值。

程序3：利用三角函数来计算每个槽的起始坐标和终点坐标，按区域优先铣削圆周槽

实例2-4 程序3编程要点提示：

（1）本程序和O2027的区别有两点：

1）铣削的方法不一样。

O2030是采取一圈一圈的方式铣削圆周槽的。

O2031则是采取一个一个的方式铣削圆周槽的，先将第一个槽（X轴正方向）铣削至-10mm处，然后通过角度的变化，定位至第二个槽的位置，进而加工第二个槽，如此循环。

2）结束循环的判断语句（条件）不一样。

O2030采用#100号变量（角度）的变化。每铣削好一个槽，累加一次角度（#100=#100+60）。当角度大于等于360°（圆的一周角度变化的范围：0°～360°）就结束循环。

O2031采用#102号变量（槽的个数）变换。每铣削好一个槽，槽的数量递减一次（槽的个数初始值为6），即#112=#112-1，当#112号变量的值为0（槽全部加工完毕）就结束循环。

（2）本程序其他的编程要点，如槽的起始位置、终点位置坐标值的计算，刀具半径等问题，可以参考O2030程序中的编程要点提示，为了节省篇幅，在此不再赘述。