數控銑實訓中宏程序的應用

徐金鳳

摘要： 宏程序是手工編程的高級形式，是數控銑高級工、數控類技能大賽等項目中必須掌握的知識點及考點，為使學生能掌握并靈活運用，作者結合多年的教學經驗，以加工球面零件為例介紹宏程序的編程方法。

關鍵詞： 宏程序球面加工變量數控銑削

高職院校學生在數控高級工考級、數控類技能大賽等項目中，經常涉及二次曲線輪廓的加工，常用的加工指令已難以完成曲面加工，必須采用宏程序編程。為了使學生更容易理解宏程序并能靈活運用，下面以華中數控世紀星HNC-22M型系統的數控銑床為例，介紹宏程序在數控銑床中加工球面零件的方法。

一、宏程序

用變量的方式進行數控編程的方法稱數控宏程序編程，其特點：可以給宏程序中使用的變量賦值，變量之間可以進行算術運算、邏輯運算和函數混合運算。優點：宏程序具有一定的邏輯判斷能力，能根據條件選擇性的執行某些部分，能極大簡化編程，精簡程序。

二、實例分析

例：需要加工一個半徑R為30的半球面，毛坯是？覬35的圓柱體，材質是鋁件。

1.建立數學模型

根據已知條件建立數學模型如上圖，以圓球的頂面為Z向的零平面，建立編程坐標系。

2.球面加工進給路線

粗加工采用？覬10的鍵銑刀或立銑刀，采用自上而下的等高線方式逐層銑削，每層使用一系列水平面截球面的同心圓來完成走刀，并且由外到內多次完成銑削（當去除部分寬度大于刀具直徑時）。精加工采用？覬10的球銑刀，采用自下而上的等角度水平環繞方式加工。

3.編程思路

圖中的陰影部分是粗加工時需要去除的部分，自上而下加工時，去除的寬度逐漸減小，當上部的余量大于刀具直徑時，則需要至外而內以同心圓的方式多次走刀完成，通過設置變量走刀次數用循環語句方式編程，當該余量小于刀具直徑時，則一次完成切削。完成這一層切削后，抬刀3mm，快速返回準備加工位置，再下降一個背吃刀量遞增量，重新計算相關值，完成此層的加工，直到最后整個半球的粗加工。

4.粗加工程序

O2233

%2233

G54G90G00Z100

M03S800

X0Y0

Z30

#1= r 刀具半徑

#2= R 球半徑

#3=M 背吃刀量

#4 = K 深度遞增量

#6=0.8*#1每層切削時的行間距

#9=0 背吃刀量計數器賦值初始值0

#8=FIX[#2/#4]計算深度切削次數

WHILE[#9LE#8]計數器值不大于#8

G00 X[#2+#1+2] Y0快速移動至毛坯外側

Z5 快速下降到毛壞頂面5mm處

G01Z-#3F200

#3=#4*[#9+1]每次背吃刀量的深度值

#5=SQRT[#2*#2-[#2-#3]* [#2-#3]]

任意深度對應的平面圓半徑

#10=#2-#5 銑削任意高度上水平去

除的余量

#11=FIX[#10/#6]每層水平銑削次數

WHILE#11GE0

#12=#5+#11*#6+#1

刀具在水平方向上移動的第一次

走刀X坐標值

G01X#12Y0F200

G02I-#12 順時針整圓銑削

#11=#11-1每層走刀圈數依次

遞減至零

ENDW

G00Z[#3+3] 抬刀到高出球表3mm處

X[#2+#1+2]Y0返回準備點

#9=#9+1 背吃刀量計數器累加1

ENDW

G00 Z50

M30

5.精加工程序

#1=r 刀具半徑

#2=R 球面圓弧半徑

#3=θ=（90°～0°）設定初始值為90°

#4=X=（#1+#2）SIN#3 刀具球心的模向坐標

#5=Z=（#1+#2）-（#1+#2）COS#3=（#1+#2）*（1- COS#3）刀具球心Z坐標

O2244

%2244

G54G90G00Z100

M03S1000

X0Y0

Z5

#3=90 加工走刀路線從下而上

WHILE#3GE0

#4=（#1+#2）SIN#3

銑削時任意高度銑刀球心的X坐標

#5=（#1+#2）*（1- COS#3）

銑削時任意高度銑刀球心的Z坐標

G01X#4Y0F200 走刀至進刀點

Z-#5F150石

G02I-#4順時針整圓銑削

#3=#3-1自變量角度依次遞減1

ENDW

G00Z100

M30

三、結語

1.上述加工半球的實例表明，只要適當改變變量的值，球面的任一部分都可以采用此方法編程加工。

2.在練習過程中，重點要讓學生要學會建立數學模型，選擇合適的自變量，理清編程思路，清晰加工的進給路線。

3.掌握此方法后，在加工凹球面、孔口倒圓角等零件時都可以靈活運用此方法，舉一反三。

參考文獻：

[1]袁名偉.宏程序在數控加工中的應用[J].機械制造與自動化，2005，3.

[2]鄒玉珂，趙曉燕.宏程序在球面銑削加工中的應用[J].機械管理開發，2009，10.

[3]李鋒，白一凡.數控機床銑削加工直接編程技術[M].北京：機械工業出版社，2004.