應用宏程序高速車削多線梯形螺紋

王曉莉

WANG Xiao-li

（江蘇大學 連云港職業技術學院，連云港 222006）

0 引言

梯形螺紋在機械工業中應用十分廣泛，但無論是在普通車床上還是在數控車床上加工梯形螺紋，都具有較大的技術難度，特別在高速切削時難度更大，需要精密的計算和制定合理的加工工藝。在數控加工中要根據零件被加工面的復雜程度確定采用直接編程或自動編程。就目前而言，在機械制造業中大多數軸類及盤類零件仍采用直接編程。為了簡化編程過程，并使所編程序簡單明了，數控系統除提供一般準備功能及輔助功能指令外，還提供了調用子程序和宏程序指令。雖然子程序對編制相同加工操作的程序非常有用，但宏程序由于允許使用變量、算術和邏輯運算及循環和轉移，使得編制相同加工操作的程序更方便、更容易。

1 梯形螺紋加工方法的選擇

在普通車床上梯形螺紋的加工一般有三種方法：a、直進法,適用于加工車削螺距較小的梯形螺紋(p＜5mm)；b、斜進法與左右切削法，適用于加工5mm≤p＜12mm的梯形螺紋；c、切槽法與階梯法，適用于加工p≥8mm以上的梯形螺紋。其中車削螺距較大的梯形螺紋時采用斜進法、左右切削法、切槽法或階梯法，這些方法能夠避免三刃同時切削，排屑較順利，刀尖受力和受熱情況有所改善，因此不易出現振動和扎刀現象，可提高切削用量，螺紋表面粗糙度好，因此，獲得廣泛應用。而在數控車床上加工梯形螺紋時，斜進法與切槽法更為實用。

2 宏程序與普通程序的對比

數控編程中，一般意義上所講的數控指令是指ISO代碼指令編程，既每個代碼的功能是固定的，由系統生產廠家開發，使用者只能按照規定編程。但有時這些指令滿足不了用戶的需要，系統因此提供了用戶宏程序功能，使用戶可以對數控系統進行一定的功能擴展，實際上是數控系統對用戶的開放，也可視為用戶利用數控系統提供的工具，在數控系統的平臺上進行二次開發。當然，這里的開放和開發都是有條件和限制的。

3 FANUC 0i系統的用戶宏程序

3.1 宏程序概述

FANUC 0i系統提供兩種用戶宏程序 ，既用戶宏程序A和用戶宏程序 B。用戶宏程序 A需要使用“G65Hm”格式的宏指令表達各種數學運算和邏輯關系，極不直觀，可讀性差，現已幾乎不用。宏程序 B可以象計算機編程一樣使用變量、運算符和函數名 ,而且運算符和函數名與計算機編程大體相同 ,程序易于理解。本文所說的宏程序均指宏程序B。

3.2 變量

宏程序的變量用變量符號#和后面的變量號指定，如#1。變量號也可用表達式來指定，如#[#1+2]。變量根據變量號可分為以下四種類型 ：

3.3 轉移和循環

在宏程序中，有三種轉移和循環操作可供使用。

3.3.1 無條件轉移

其格式為 ：GOTO n；

當程序執行GOTO語句時，立即無條件轉移至標有順序號的程序段，n為順序號（1—99999），順序號也可用表達式來指定。

3.3.2 條件轉移（IF語句）

IF語句有兩種格式 ：a）IF[＜條件表達式＞]GOTO n

b）IF[＜條件表達式＞]]THEN

如果所需的是指定的條件表達式滿足，轉移至順序號n 的程序段，不滿足則執行下個程序段，用第一種格式；如果所需的是指定的條件表達式滿足，執行預先決定的宏程序語句, 不滿足則執行下個程序段，則用第二種格式。

3.3.3 循環（WHILE語句）

其格式為 ：WHILE[＜條件表達式＞]DOn

……

END n

當指定條件滿足時，執行從DO到END之間的程序，否則，轉到END后的程序段。循環嵌套最多不超過3級。

3.3.4 宏程序的調用

宏程序的調用一般采用非模態調用（G65），除此之外也可使用模態調用（G66,G67）和G、M代碼調用。非模態調用（G65）的格式為：

G65 P＜ p＞ L ＜I ＞ ＜自變量賦值＞

其中＜ p＞為宏程序的程序號，＜I ＞為循環重復次數，＜自變量賦值＞數據傳遞至宏程序中。而子程序調用是沒有數據傳遞這項功能的，這是宏程序和子程序的最大區別。使用自變量指定，其值被賦值到相應的局部變量，例如：地址 A對應#1。這種對應關系由數控系統的相關參數設定。宏程序的調用可以嵌套4級 。

4 梯形螺紋數控車削通用程序設計

本程序主要由子程序及宏指令完成 ,所用的參數都可根據零件圖紙的要求進行賦值。程序的適應性、通用性強。

4.1 程序設計流程圖

如圖1所示：

圖1 程序設計流程圖

程序流程主要由以下循環構成：

1）以同一切深層上整個切削槽寬為轉移條件來完成螺紋某一層的加工。刀具的縱向移動通過不同的起刀點，采用相對坐標編程來完成同一切深層上整個槽寬的切削加工 。程序在每層橫向賦值時通過函數計算得到該層的槽寬，槽寬在縱向分十次進刀實現。如圖2所示。

2）以螺紋的牙型高度為轉移條件來完成螺紋的分層加工。每一層的螺旋槽加工完后通過計算完成下一層的切深賦值，最終通過計算完成牙型深度賦值。

3）以螺紋的頭數為加工轉移條件來完成多線螺紋的加工。程序中每加工完一條螺旋線后， 刀具會沿軸向移動一個螺距再完成下一條螺旋線的加工。

圖2 切削原理圖

5 宏程序實例(如圖3)

圖3 宏程序實例

6 結束語

通過加工實踐驗證，用該程序在數控車床上車削梯形螺紋的方法是切實可行的，且運行可靠，取得了很好的加工效果；而且通過改變變量值即可加工任意線數、螺距的梯形螺紋零件。在整個加工過程中利用宏程序本身所具有的變量指定功能，使程序使用靈活，通用性強。

參考資料：

[1]FANUC Oi－MC操作說明書. 2005.

[2]袁鋒.數控車床培訓教材[M].北京：機械工業出版社,2004.

[3]黃衛.數控技術與數控編程[M].北京： 機械工業出版社,2004.