宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應用

黃啟紅

（岳陽職業技術學院 機電工程系，岳陽 414000）

宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應用

黃啟紅

（岳陽職業技術學院 機電工程系，岳陽 414000）

0 引言

在數控車削加工中，有時會遇到一些非圓曲線類零件的加工，這類零件若采用軟件自動編程，則生成程序占用內存較大、程序修改困難且受設備和條件的限制，若采用傳統的CNC手工編程，則數控系統提供的直線插補和圓弧插補功能無法直接滿足用戶的要求。但是，如果利用數控系統提供的用戶宏程序功能，可以很好的解決這些形狀或尺寸有規律的非圓曲線類零件的加工。

1 宏程序功能特點

現代數控系統都為用戶配備了強有力的類似高級語言的宏程序功能，用戶可以使用變量進行算術運算、邏輯運算和函數的混合運算。宏程序提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句等功能，用以編制非圓曲線等各類復雜零件的加工程序并可精簡程序量，減少甚至免除手工編程時繁瑣的數值計算。

用戶宏程序是帶變量的手工編程，是手工編程的精髓。其程序具有簡潔精悍，邏輯嚴密；很好的易讀性和易修改性，通用性強，編程效率高；程序內存量小，比執行CAD/CAM軟件生成的程序更加快捷，反應更加迅速，能彌補自動編程的不足等特點。

2 宏程序編程思路與格式

2.1 編程思路

宏程序加工非圓曲線輪廓的基本編程思路是用數段直線逼近輪廓線。具體而言，就是設想先將某段非圓弧曲線細分成若干微小線段，然后在每一小段線段上做直線或圓弧插補，來近似表示這一段非圓弧曲線。如果分成的線段足夠小，則這個近似的曲線就能夠較好地滿足加工精度的要求。宏指令編程雖屬手工編程范疇，但它將復雜的節點坐標計算工作交由計算機數控系統來完成，編程者只需給出數學公式和算法。可見，宏程序不適宜加工簡單直觀的零件輪廓，主要適合于常規插補指令無法完成的非圓曲線類零件的加工。

2.2 編程格式

不同的數控系統，宏程序編程格式也略有不同，具體可查閱機床說明書。華中系統數控車床對于非圓曲線類零件加工常采用循環語句編制宏程序，其格式為：

WHILE [條件表達式]；

……條件成立

ENDW

當條件式成立時就循環執行WHILE與ENDW之間的程序段，若條件不滿足就執行ENDW的下一個程序段。另外，也可采用條件語句編制宏程序，其格式有兩種，這里不作闡述。

3 宏程序應用舉例

下面以HNC-21/22T系統數控車床為例，具體分析如何應用宏程序來加工含橢圓及拋物線輪廓零件。

3.1 設計思路

如圖1所示零件，工件原點設在工件右端面與軸線的交點處，工件坐標系即編程坐標系的建立是通過對刀來完成的。該零件加工遵循從右至左、從近至遠的加工原則，先用固定循環指令粗加工拋物線面、錐面、橢圓面及圓柱面后，再對零件進行精加工。用切削循環指令G71編寫宏程序時，是在精車程序中給變量賦值、進行數學運算和執行循環語句的，使得編程更直觀、快捷、簡便且精簡了程序內容,大大提高了編程效率。

圖1 含橢圓及拋物線輪廓零件

拋物線和橢圓輪廓用宏程序編寫，采用直線逼近法，即在Z向分段，一般以0.2～0.5mm為宜，本程序以0.4mm為一個步距，并把Z作為自變量，X作為Z的函數。經過方程變換后，拋物線方程為，橢圓方程為，用變量#1和#2分別代替公式中的Z和X；再進行坐標轉換，即將非圓曲線上各點的坐標轉換到編程坐標系下，用變量#11、#22分別代表非圓曲線上各點在編程坐標系下的Z和X坐標；然后根據條件完成各點的坐標值走刀。

3.2 切削用量

1號刀為外圓粗車刀，粗加工時主軸轉速為600r/min，進給速度為0.2mm/r，吃刀量為1.5mm；2號刀為外圓精車刀，精加工時主軸轉速為900r/min，進給速度0.1mm/r，X方向精加工余量為0.5mm，Z方向精加工余量為0.1mm。

3.3 結構流程框圖

對于該例中拋物線和橢圓輪廓加工，宏程序結構流程框圖相同，如圖2所示。

圖2 宏程序結構流程圖

3.4 參考程序（如圖3所示）

圖3 參考程序

4 結論

宏程序允許使用變量、算術、邏輯運算及循環語句、條件轉移等方法編制傳統數控編程無法實現的非圓曲線類數控車削零件的加工，其變量編程方式增加了應用對象的靈活性，能將相同結構編成通用程序，大大提高了編程效率。因此，利用用戶宏程序功能，充分擴展了數控機床的使用范圍和使用功效，具有廣泛的應用前景。

[1]禹誠.數控車削項目教程[M].華中科技大學出版社,2008.

[2]馮志剛.數控宏程序編程方法、技巧與實例[M].機械工業出版社,2008.

[3]程啟森.非圓曲線的宏程序編制方法應用研究[J].現代制造工程,2010(3):46-48.

[4]劉美玉.宏程序在非圓曲線輪廓零件加工中的應用[J]. 濱州職業學院學報, 2009,(2):35-37.

Application of user macro-program processing non-circular curve parts in cnc turning process

HUANG Qi-hong

文章分析了宏程序功能的突出特點、編程思路及常用編程格式，并以HNC-21/22T系統數控車床為例，對含拋物線及橢圓輪廓的非圓曲線類數控車削零件，如何用宏程序來加工的設計思路、工藝參數、結構流程圖及程序編制等進行了具體分析。在數控車削加工中，宏程序使用變量、算術、邏輯運算及循環語句等方法，能夠編制傳統數控編程無法實現的非圓曲線類零件的加工，其變量編程方式增加了應用對象的靈活性,使宏程序具有通用性,大大增強了數控機床的使用功能。

宏程序; 非圓曲線; 數控車削加工

黃啟紅（1978 -），女，湖南湘陰人，講師，工學學士，研究方向為數控加工技術。

TH161

A

1009-0134(2011)5(上)-0049-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(上).18

2010-12-30