在FANUC數(shù)控車床上使用宏程序編制橢圓加工程序

李益平

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

引言

CAD/CAM的普及計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程雖然有取代手工編程的趨勢。但是巧用宏程序開發(fā)加工程序，可以提高編程效率，達(dá)到事半功倍的效果。

1 宏程序概述

1.1 宏程序定義

所謂宏程序，即用戶宏程序的簡稱。該功能的含義是把一組采用變量和演算式的命令所構(gòu)成的某一功能，如同子程序那樣，記錄在數(shù)控裝置的存儲(chǔ)器中，其記錄的這組命令(又稱為用戶宏程序體)就是宏程序。它可以用一個(gè)特定的指令代碼(如 P××××)來代表，通過呼出用戶程序指令(如 G65××××)即可調(diào)用這一功能。

1.2 宏程序編程

隨著數(shù)控系統(tǒng)的不斷更新，宏指令應(yīng)用越來越廣泛。以日本FANUC-Oi系統(tǒng)為例，Oi系統(tǒng)使用B類宏指令，在O系列的早期版本中，曾使用A類宏指令，主要特征為使用G65代碼為宏指令專用代碼，包括宏變量的賦值、運(yùn)算、條件調(diào)用等。B類宏指令功能相對A類而言，其功能更強(qiáng)大，編程更直觀。在FANUC-0i系統(tǒng)的固定循環(huán)指令中，毛坯切削循環(huán)G71指令內(nèi)，平行輪廓削循環(huán)G73指令內(nèi)部都可以使用宏程序進(jìn)行編程。

宏指令編程像高級語言一樣，可以使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算和函數(shù)混合運(yùn)算進(jìn)行編程。在宏程序形式中，一般都提供循環(huán)判斷分支和子程序調(diào)用的方法。可編制各種復(fù)雜的零件加工程序。熟練應(yīng)用宏程序指令進(jìn)行編程，可大大精簡程序量，還可以增強(qiáng)機(jī)床的加工適應(yīng)能力。比如可以將拋物線、橢圓等非圓曲線的算法標(biāo)準(zhǔn)化后做成內(nèi)部宏程序，以后就可以像圓弧插補(bǔ)一樣按標(biāo)準(zhǔn)格式編程調(diào)用，相當(dāng)于增加了系統(tǒng)的插補(bǔ)功能。

2 橢圓形加工宏程序的編程

在數(shù)控系統(tǒng)中，G02/G03圓弧插補(bǔ)指令只能加工標(biāo)準(zhǔn)圓弧，對于非標(biāo)準(zhǔn)圓弧所構(gòu)成的特殊曲線或曲面除采用專業(yè)軟件自動(dòng)生成加工程序外，還可利用宏程序編程方法進(jìn)行加工。

2. 1橢圓類精加工通用程序分析

圖1所示為帶有橢圓過渡的零件，假設(shè)橢圓短半軸為a，長半軸為b，曲線方=1，可使用變量為此類零件編出精加工通用宏程序。

設(shè)Z坐標(biāo)為自變量#2，X坐標(biāo)為因變量#1，自變量步長為ΔW，則公式曲線段的精加工程序宏指令編程模板如下：

#2=Z1（給自變量#2賦值Z1：Z1是公式曲線自身坐標(biāo)系下起始點(diǎn)的坐標(biāo)值）

WHILE#2 GE Z2（自變量#2的終止值Z2：Z2是公式曲線自身坐標(biāo)系下終止點(diǎn)的坐標(biāo)值）

#1=b*SQRT(1-#2*#2/a2)函數(shù)變換：確定因變量#1（X）相對于自變量#2（Z）的宏表達(dá)式）

#11=±#1+ΔX（計(jì)算工件坐標(biāo)系下的X坐標(biāo)值#11：編程中使用的是正輪廓，#1前冠以正，反之冠以負(fù)；ΔX為公式曲線自身坐標(biāo)原點(diǎn)相對于編程原點(diǎn)的X軸偏移量。）

#22=#2+ΔZ（計(jì)算工件坐標(biāo)系下的Z坐標(biāo)值#22：ΔZ為公式曲線自身坐標(biāo)原點(diǎn)相對于編程原點(diǎn)的Z軸偏移量）

G01 X[2*#11]Z[#22]（直線插補(bǔ)，X為直徑編程）

#2=#2－ΔW（自變量以步長ΔW變化）

END（循環(huán)結(jié)束）

2.2 橢圓實(shí)例程序解析

以如圖2所示的零件圖加工為例，使用宏程序編寫加工程序。

圖2所示零件的外輪廓粗精加參考程序如下（設(shè)毛坯為直徑60毫米的棒料，假定零件其它部位已經(jīng)加工好了，僅加工橢圓部分）：

%0002（程序頭）

N10 M03 S600（主軸以 600 轉(zhuǎn)/分正轉(zhuǎn)）

N20 M8 T0101（調(diào)用01號(hào)外圓刀及01號(hào)刀具偏置補(bǔ)償,切削液打開）

N30 G00 X50 Z100（快速定位到換刀點(diǎn)）

N40 G00 X45 Z5（快速定位到粗加工循環(huán)起點(diǎn)）

N50G73U10W0R10

N60 G73 P100 Q190 U2 W0 F0.15

（固定形狀外徑粗車循環(huán)）

N70 M3 S1500（精加工起始程序段）

N80 M8 T0101

N90 G00 X50 Z100

N100 G00 X27 Z－17（公式曲線起點(diǎn)）

N110 #2=32.458（設(shè)Z為自變量#2，給自變量 #2 賦值 32.458：Z1=32.458）

N120 WHILE#2 GE 16.654（自變量#2的終止值 16.654：Z2=16.654）

N130 #1=25*SQRT(1-#2*#2/1444)（因變量

N140 #11=#1（工件坐標(biāo)系下的X坐標(biāo)值#11：△Z=0）

N150 #22=#2-60（工件坐標(biāo)系下的Z坐標(biāo)值 #22：△Z=-60）

N160 G01 X[2*#11]Z[#22]（直線插補(bǔ)，X 為直徑編程）

N170#2=#2-0.5（自變量以步長0.5變化）

N180 END（循環(huán)結(jié)束）

N190 G00 X50

Z100(快速定位到退刀點(diǎn))

N200 M30(程序結(jié)束)

本程序利用粗加工循環(huán)指令結(jié)合精加工宏程序可以方便快捷地完成零件的粗精加工，實(shí)現(xiàn)高精度加工。

3 結(jié)束語

通過上述例子，可見應(yīng)用宏程序具有編程簡單、用戶易開發(fā)編制、通用性強(qiáng)、方便靈活等特點(diǎn)。因此熟練的掌握宏程序的編程就能解決實(shí)際加工中各種幾何形狀規(guī)則零件的加工，而且還可以完善和擴(kuò)展數(shù)控機(jī)床的功能。

[1]高風(fēng)英主編.數(shù)控機(jī)床編程與操作切削技術(shù).南京：東南大學(xué)出版社，2009.3

[2]蔡蘭，王霄主編.數(shù)控加工工藝學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.3

[3]FANUC 0i編程手冊.日本FANUC公司出版