數(shù)控零件加工中宏程序的應(yīng)用

張柳清

摘要：

本文介紹了數(shù)控銑床零件加工手工編程中宏程序應(yīng)用等方面的內(nèi)容。通過使用宏程序變數(shù)指令編制數(shù)控加工程序，可以提高程序的融通性和泛用性，并使加工程序變得短小精悍，操作起來簡(jiǎn)練靈活，從而提高工作效率。對(duì)現(xiàn)實(shí)加工而言，有著非常重要的實(shí)際意義。希望能與從事數(shù)控加工與編程的同仁們共同探討、交流。

關(guān)鍵詞： 數(shù)控加工手工編程宏程序變數(shù)指令

前言

本人從事數(shù)控加工工作已有多年，深感數(shù)控設(shè)備在機(jī)械加工中占有著極其重要的地位，尤其是在模具加工行業(yè)，它是精度、速度、效率的主導(dǎo)者。數(shù)控程序是數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)，其程序的編制效率及質(zhì)量在相當(dāng)大的程度上決定著產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率。

近年來隨著CAD/CAM軟件的不斷普及和應(yīng)用，數(shù)控編程的模式逐漸由自動(dòng)編程取代手工編程。如MASTERCAM、CAXA等等。但CAM軟件編程和手工編程有著各自不同的優(yōu)點(diǎn)和特長(zhǎng)，在實(shí)際加工中一個(gè)產(chǎn)品的最終加工完成需要調(diào)整程序的地方很多，現(xiàn)有的CAM軟件不可能完全滿足所有數(shù)控系統(tǒng)的特殊功能要求，在國(guó)內(nèi)外手工編程仍然是數(shù)控加工程序不可缺少的技術(shù)手段。手工編程相比自動(dòng)編程數(shù)據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)單，編程工作量小，加工路線短，程序段少，空運(yùn)行的時(shí)間少。

而運(yùn)用宏程序在原有的優(yōu)勢(shì)上更加優(yōu)化，配合變數(shù)指令、子程序、子程序鑲套、代碼段等編制加工程序，對(duì)于提高編程的效率和質(zhì)量具有很大的實(shí)用價(jià)值。充分利用好數(shù)控機(jī)床自身的特性和資源，編制機(jī)動(dòng)靈活的小容量數(shù)控程序，在實(shí)際操作當(dāng)中有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。

宏程序的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)

1、優(yōu)勢(shì)

數(shù)控加工中常常會(huì)遇到數(shù)量少、品種繁多、有規(guī)則幾何形狀的工作件，在編程時(shí)我們只要稍加分析與總結(jié)，找出他們之間的共同點(diǎn)，把這些共同點(diǎn)設(shè)為變量應(yīng)用到程序中，往往編制出一個(gè)程序，通過改變其中共性的變量就可以解決一類問題，從而使我們?cè)诩庸は囝愃屏慵r(shí)，只需改變其中幾個(gè)變量中的賦值，就可以采用此程序進(jìn)得零件加工，大大節(jié)省了編程時(shí)間，而且在運(yùn)用時(shí)準(zhǔn)確性也大大提高。編輯修改、錯(cuò)誤檢查都變得非常方便、直觀。因此，宏程序在手工編程中具有相當(dāng)高的實(shí)用性。

2、特點(diǎn)--變數(shù)指令

宏程序中地址資料不以數(shù)值指定，而用變數(shù)取代，待程序執(zhí)行時(shí)，才將對(duì)應(yīng)的變數(shù)以數(shù)值指定，以提高程序的融通性及泛用性。

利用宏程序編制加工程序?qū)嵗?/p>

眾所周知，手工編制加工程序其根本的思路就是通過完成對(duì)不斷變化的每一個(gè)層面的輪廓加工來實(shí)現(xiàn)的。在這里本人用下面的實(shí)例來說明，希望能起到拋磚引玉的作用和有意義的啟迪。

圖1 零件圖

圖1所示，這是一個(gè)有一定規(guī)則的，深度變化的，由矩形、圓角、圓槽、橢圓柱組合而成的零件。材料為45號(hào)鋼，毛坯大小為65mmX65mm，要求加工零件表面、外輪廓和各凹槽。

為編程方便起見，這里采用絕對(duì)坐標(biāo)。首先根據(jù)已知條件設(shè)定相關(guān)的變數(shù)值，這些變數(shù)值是加工程序的原始基礎(chǔ)。給定變數(shù)序號(hào)時(shí)應(yīng)該盡量保持有規(guī)律，相關(guān)的要素盡可能靠近，便于使編程思路清晰有序。

加工時(shí)一般分如下幾個(gè)步驟：（以下程序適合FANUC數(shù)控系統(tǒng)）

1. 銑削59X59外形(Φ16平面銑刀)，參看程序段O0001。

圖2程序1過程路徑圖

O0001；

G54 G90 G0 M3 S1200 Z50.0； Z軸定位，主軸正轉(zhuǎn)

X0 Y-50.0； XY軸定位

Z5.0； Z軸下至5

G01 Z0 F1000；Z軸下至零點(diǎn)

#1=0； 起始Z方向切削距離

WHILE[#1LT6]DO1；判斷深度值是否到達(dá)終點(diǎn)。

當(dāng)條件不滿足時(shí)，退出循環(huán)體（#1小于6）

#1=#1+1.0； 增量值為1

G01 Z-#1 F1000；Z方向進(jìn)刀

G41 X10.0 Y-39.5 D01；刀具半徑左補(bǔ)償, 從P點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)

G03 X0 Y-29.5 R10.0；圓弧進(jìn)刀半徑為10，從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)

G01 X-29.5,R6.0； 從B點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)

Y29.5 ,R6.0； 從C點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)

X29.5 ,R6.0；從D點(diǎn)到達(dá)E點(diǎn)

Y-29.5 ,R6.0； 從E點(diǎn)到達(dá)F點(diǎn)

X0； 從F點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)

G03 X-10.0 Y-39.5 R10.0；圓弧退刀，從B點(diǎn)到達(dá)G點(diǎn)

G01 G40 X0 Y-50.0； 取消刀補(bǔ)

END1；循環(huán)體結(jié)束

G0 Z50.0； Z方向提刀

G28 X0 Y0 Z0； 返回參考點(diǎn)

M5； 主軸停轉(zhuǎn)

M30；程序結(jié)束

2. 銑削R8的凹槽(Φ10的平面銑刀) ，參看程序段O0002。

圖3程序2過程路徑圖

O0002；

G54 G90 G0 M3 S1200 Z50.0； Z軸定位，主軸正轉(zhuǎn)

X50.0 Y-10.0 ；XY軸定位

Z5.0；Z軸下至5

G01 Z0 F1000； Z軸下至零點(diǎn)

#1=0；起始Z方向切削距離

WHILE[#1LT3]DO1； 判斷深度值是否到達(dá)終點(diǎn)。

當(dāng)條件不滿足時(shí)，退出循環(huán)體（#1小于3）

#1=#1+1.0； 增量值為1

G01 Z-#1F1000；Z方向進(jìn)刀

G41 Y0.5 D01 刀具半徑左補(bǔ)償,從P點(diǎn)到達(dá)A點(diǎn)

G01 X0 Y29.5； 從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)

X11.0 ,R3.0；簡(jiǎn)化倒圓弧編程，從B點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)

X5.62 Y9.8, R3.0； 從C點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)

G03 X-5.62 R8, R3.0； 從D點(diǎn)到達(dá)E點(diǎn)

G01 X-11.0 Y0.5, R3.0；從E點(diǎn)到達(dá)F點(diǎn)

X-30.0； 從F點(diǎn)到達(dá)G點(diǎn)

G0 Z5.0； Z方向退刀

G40 X50.0 Y-10.0； 取消刀補(bǔ)

END1； 循環(huán)體結(jié)束

G0 Z50.0；Z方向提刀

G91 G28 Z0； Z方向返回參考點(diǎn)

G28 X0 Y0；X、Y方向返回參考點(diǎn)

M5； 主軸停轉(zhuǎn)

M30；程序結(jié)束

3. 銑削橢圓臺(tái) (Φ10的平底刀) ，參看程序段O0003。

O0003；

G54 G90 G0 Z50 M3 S1200；Z軸定位，主軸正轉(zhuǎn)

X20.0 Y-14.5； XY軸定位

Z5.0；Z軸下至5

G01 Z0 F1000；Z軸下至零點(diǎn)

#1=0； 起始Z方向切削距離

WHILE[#1LT3]DO1；判斷深度值是否到達(dá)終點(diǎn)。

當(dāng)條件不滿足時(shí)，退出循環(huán)體（#1小于3）

#1=#1+1.0；Z方向增量值

G01 Z-#1 F1000；Z方向進(jìn)刀

G41 X10.0 D01； 刀具半徑左補(bǔ)償

#2=360.0； 橢圓切削終點(diǎn)角度

WHILE[#2GT0]DO2； 判斷角度值是否到達(dá)終點(diǎn)，

當(dāng)角度大于0時(shí)，執(zhí)行DO2到END2的程序段

#2=#2-2.0； 角度值每次增加量為2度

#3=10*COS[#2]；計(jì)算橢圓圓周上X方向的點(diǎn)坐標(biāo)

#4=-14.5+5*SIN[#2]； 計(jì)算橢圓圓周上Y方向的點(diǎn)坐標(biāo)

G01X#3Y#4；角度#2相對(duì)應(yīng)的XY值

END2；循環(huán)體結(jié)束

G40 X20.0； 取消刀補(bǔ)

END1；循環(huán)體結(jié)束

G0 Z50.0；Z方向提刀

M5； 主軸停轉(zhuǎn)

M30；程序結(jié)束

4. 銑削Φ12的凹槽(Φ10的平面銑刀) ，參看程序段O0004。

通過觀察我們可以看四個(gè)程序段中，宏程序的基本格式是相同的。如加工完第一程序段后，想要加工第二程序段，我們只需要稍為修改第一程序段的個(gè)別數(shù)字，就可以進(jìn)行加工了，大大節(jié)省了繪制圖形、設(shè)置刀具路徑、實(shí)體切削驗(yàn)證、執(zhí)行后處理以及向機(jī)床中傳輸程序的時(shí)間。

四、實(shí)體效果

圖4 實(shí)物圖

圖4所示是加工好的實(shí)物照片。從以上的實(shí)例我們可以看到：這樣一個(gè)較復(fù)雜的零件用幾個(gè)非常簡(jiǎn)單的宏程序就可以完整地加工出來。加工表面無(wú)失真現(xiàn)象，操作機(jī)動(dòng)靈活，運(yùn)行路線光滑平穩(wěn)。加工同樣一個(gè)零件，由于程序段和空運(yùn)行時(shí)間少縮短了加工時(shí)間有助于提高工作效率。

通過以上實(shí)例中，宏程序變數(shù)指令的運(yùn)用，我們可以水平展開到其它的程序當(dāng)中，加以靈活運(yùn)用。既在程序中任何一個(gè)地址都可以使用變數(shù)指令編程來幫助我們達(dá)到預(yù)期效果。宏程序中的變數(shù)指令使我們能夠自由的駕御加工程序。

其次實(shí)例中改變#1的變數(shù)數(shù)值就可以調(diào)節(jié)程序的重復(fù)次數(shù)，即可滿足加工的表面精度要求。通過對(duì)刀具號(hào)變數(shù)值的修改，改變補(bǔ)償值，可滿足加工的尺寸精度要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

充分掌握手工編程技術(shù)，合理地運(yùn)用宏程序變數(shù)指令配合編制加工程序的技巧，可大大提高實(shí)際工作效率。同時(shí)，使我們的思路開闊起來，一個(gè)個(gè)零件就像完美的藝術(shù)品一樣在我們的手中誕生，讓我們更加充滿自信，將數(shù)控銑床的作用發(fā)揮到極至。

參考文獻(xiàn)：

1、《數(shù)控銑削變量編程實(shí)例教程》，化學(xué)工業(yè)出版社，2007年第一版，李鋒、白一凡編著。

2、《數(shù)控宏程序編程方法、技巧與實(shí)例》，機(jī)械工業(yè)出版社，2007年第一版，馮志剛編著。

3、《數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用實(shí)例（第2版）》，機(jī)械工業(yè)出版社，2008年第一版，陳海舟編著。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。