算法和程序流程框图的设计

1.算法的设计

（1）该零件铣削椭圆型腔轮廓和实例5-1铣削椭圆凸台轮廓只是内凹和外凸的区别，在变量的选择、算法的设计以及程序流程框图方面几乎一致。

（2）采用同心椭圆偏置方法，实现椭圆型腔的铣削加工参见实例5-2中所述，但在本实例椭圆内凹型腔的铣削中略有不同。从里到外的同心椭圆等距偏置方法的编程基本算法：先铣削一个长/短半轴尺寸较小的椭圆型腔轮廓，型腔铣削完毕后，同步增大椭圆长/短半轴尺寸值，再次铣削出下一个尺寸更大的椭圆型腔轮廓，如此反复，直到最终椭圆的长/短半轴尺寸一起增大至零件的尺寸，至此椭圆型腔加工完毕，可以看做椭圆型腔的各个轮廓通过等距偏置而形成的。

从里到外的同心椭圆偏置法编程的关键：长/短半轴尺寸值由小到大同步增大，依次增大至零件的加工尺寸。切记：长、短半轴有可能不同时增大至零件的最终尺寸；长/短半轴的尺寸值每次同步增大和每次增加相同的值不是同一个概念，同步增大可能是相同的值，也可能是不同的值。

在本实例中，设置变量#101来控制椭圆的长半轴值、#102控制椭圆的短半轴值，通过椭圆参数方程计算出任意角度椭圆轮廓上点的坐标，采用直线拟合插补形成椭圆轮廓的刀路轨迹；铣削完成一个椭圆轮廓后，通过语句#101=#101+6、#102=#102+4同步增大椭圆的长/短半轴值，最后通过条件判断语句IF[#101 LE 30]GOTO n1和IF[#102 LE 20]GOTO n2实现铣削椭圆型腔轮廓的循环过程。

（3）铣削椭圆型腔的进刀方式：

封闭型腔加工时，无法采用轮廓法向的延长线切入和切出方式加工零件，Z轴进刀方式不同于开放式轮廓的进刀方式，可以采用预先钻落刀孔、螺旋进刀、Z字斜线进刀等方式。

2.刀具轨迹图以及程序流程框图的设计

根据以上算法设计和分析，规划铣削椭圆型腔轮廓的刀路轨迹如图5-19所示，基于椭圆参数方程进行编程的程序设计流程框图如图5-20所示，采用同心等距偏置法进行编程的程序设计流程框图如图5-21所示。

图5-19 加工椭圆型腔的刀路轨迹示意图

图5-20 参数方程铣削椭圆型腔程序设计流程框图

图5-21 同心等距偏置椭圆法铣程序设计流程框图

3.根据算法以及流程框图编写加工的宏程序代码

程序1：基于椭圆参数方程编制的宏程序代码

实例5-4 程序1编程要点提示：

本实例程序O5014，作为精加工椭圆内凹型腔的宏程序，和程序O5001的主要区别：

1）程序O5014用于加工椭圆的内凹型腔轮廓，程序O5001用于加工椭圆凸台轮廓。

2）两者在使用的刀具半径补偿方向是相反的，请结合程序O5001和程序O5014仔细分析其中的区别。

程序2：采用Z字斜线进刀编制的宏程序代码

(www.xing528.com)

实例5-4 程序2编程要点提示：

（1）本程序是铣削椭圆型腔的精加工程序，不能用于粗加工。

（2）Z轴进刀方式为Z字斜线进刀切入零件，该进刀方式是两轴联动平缓地切入零件，在封闭型腔的加工中应用较多，其关键是：在进刀之前确定好刀具的位置，参见程序中语句G0 X0 Y0、G0 Z1和G01 X10 Z[#105]F300的作用。

（3）本程序采用Z字斜线进刀的进刀方式并实现了分层铣削椭圆型腔的加工。

（4）本程序采用刀心编程方式，避免了频繁建立刀具半径补偿和取消刀具半径补偿语句，使得编程简单有效。建议在铣削轮廓形状较为简单的条件下尽量采用刀心编程，因为采用刀具半径补偿形式进行编程，理论上编程过程相对简单，但是在实际编程中不是很容易控制，易造成过切或欠切现象。

（5）程序中如果椭圆角度变化是从0°增至360°，则采用刀具半径左补偿（G41）；如果角度变化是从360°递减至0°，则采用刀具半径右补偿（G42）。

程序3：采用同心等距偏置椭圆方法编制的宏程序代码

实例5-4 程序3编程要点提示：

本程序采用同心等距偏置椭圆方法，依次从内到外一圈一圈地铣削整个椭圆型腔，既适用于毛坯的粗加工，也适用于精加工轮廓。

程序4：采用同心椭圆偏置方法编制的粗、精加工宏程序代码

实例5-4 程序4编程要点提示：

（1）本程序完成从毛坯到椭圆型腔的粗加工和精加工整个过程。

（2）本程序粗加工算法的核心为同心等距偏置椭圆方法，说明如下：

1）根据加工零件以及毛坯的尺寸，确定加工循环的次数，参见程序中语句#106=3。

2）根据毛坯余量以及加工循环的次数，计算出每次加工的余量大小，参见程序中语句#107=30/#106和#108=20/#106。

3）根据每次铣削的余量大小，结合椭圆参数方程，计算每个步距X、Y轴的移动量，参见程序中语句#103=[#111-#117-#110]∗COS[#100]、#104=[#112-#117-#110]∗SIN[#100]。

（3）程序中#110号变量的作用：

1）用来控制椭圆精加工的余量，参见程序中语句#103=[#111-#117-#110]∗COS[#100]和#104=[#112-#117-#110]∗SIN[#100]。

2）标志变量的作用，参见程序中语句IF[#110 LT 0.2]GOTO 80。