宏程序在數控編程中的應用及加工實例

摘 要:本文針對宏程序編程的特點，在實際生產、數控編程教學和數控大賽三個方面闡述了宏程序編程的優點及必要性。并列出兩類典型零件的編程實例。

關鍵詞:宏程序 特點 應用

中圖分類號:G420文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2012)03(a)-0205-02

1 宏程序的特點

在宏程序中，用戶可以使用變量進行賦值及算術運算、邏輯運算和函數的混合運算，并允許在加工程序中使用條件轉移和循環語句，從而為手工編寫橢圓、拋物線等非圓曲線輪廓的數控加工程序提供了廣闊的應用空間。

宏程序具有靈活性、通用性和智能性等特點。編程人員只需要根據零件幾何信息和不同的數學模型即可完成相應的模塊化加工程序設計，應用時只需要把零件信息、加工參數等輸入到相應模塊的調用語句中，就能使編程人員從繁瑣的、大量重復性編程工作中解脫出來，達到一勞永逸的效果。

2 宏程序的應用

2.1 宏程序在實際生產中的應用

在實際生產中，宏程序編程是自動編程的有效補充。自動編程也稱為計算機輔助編程，即程序編制工作的大部分或全部由計算機完成。在人機對話式自動編程中，從工件的圖形確定、刀具的選擇、起刀點的確定、走刀路線的安排，到各種工藝指令的插入，都可由計算機完成，最后得到所需的加工程序。可以說自動編程大大減輕了編程人員的勞動強度，提高了效率，同時解決了許多手工編程無法解決的復雜零件的編程難題。

但采用自動編程也會帶來一定的問題，比如說，自動編程一定要在專業軟件的支撐下方能完成，也就是說，編程人員只有在系統的學習了一門軟件之后，才能夠進行自動編程。對于某些需要在數控機床上進行直接編程的操作者來說，不僅要求他們能夠熟練地操作機床，還要掌握一門軟件，并且需要在工廠內給操作者提供進行自動編程的工作環境，對于一些中小企業來說，在一定程度上會增加了其成本。

此外，使用CAD/CAM軟件編程一般都存在工作量大、程序龐大和加工參數不易修改等缺點，只要任何一個加工參數發生變化，軟件就要根據變化后的加工參數重新計算刀具軌跡，任何智能化的軟件也不能避免這一步驟。盡管軟件計算刀具軌跡的速度非常快，但畢竟是個比較麻煩的過程。宏程序則注重把機床功能參數與編程語言相結合，而且靈活的參數設置也能夠使機床具有最佳的工作性能，同時給了操作者極大的自由調整余地。

在實際加工中，采用宏程序編程可以有效提高工作效率的情況可以歸納為以下幾類:

(1)機械零件上常見的一些典型結構，如多邊形槽、圓槽、孔系、內外球面和倒R面等，在采用了宏程序編程之后，只要是同一類型的零件，不論尺寸如何變化，都可以用同一程序來完成加工，而操作者只需在加工前把反映零件關鍵尺寸的參數輸入即可。

(2)在車削零件加工中，可以通過G代碼編程與宏程序編程相結合的方式，來實現幾乎所有零件的加工。有經驗的操作工經過相應的培訓后，就能夠完成從零件的分析到加工的全部工藝過程。對于一些中小企業來說，就完全沒有必要設立專門的編程部門，大大的節約了生產成本。

(3)對中等難度的零件來說，使用宏程序編程可以選擇更加合適的走刀方式。由于應用了大量的編程技巧，使得宏程序的精度很高，這樣不僅使程序段大大的縮短了，而且也比自動編程的程序加工時間要少了很多。

2.2 宏程序在數控編程教學中的應用

在用戶宏程序本體中，通過使用變量，并給變量賦值，變量間就可以進行算術運算、羅輯運算和函數的混合運算。程序還可以使用循環語句、分支語句等進行跳轉、循環，用近似于C語言等高級計算機編程語言的方式，進行數控加工程序的編制。

與G代碼編程方式相比，宏程序編程要更加復雜，不再是利用已有的編程指令，而是輸入相應的參數。在進行宏程序編程之前，學生必須對所加工的零件有全面的了解，如:為什么該零件要使用宏程序編程，用其它簡單的編程方法是否可以實現;零件的哪些參數要設為變量，是什么類型的變量;要用到哪些數學知識;使用何種語句，達到什么樣的加工效果，等等，在綜合的考慮好這些問題之后方能進行編程。雖然這些問題對于高職學生來說是有一定難度的，但這也正是學生能力的最好體現。

作為新一代的技術工人，不能只限于把活干出來就行，還要會干活、巧干活，在能力上不斷的提升自己，給自己未來的職業發展留出足夠的空間。所以我們培養的學生也要緊跟時代的變化，不僅技能上勝人一籌，綜合素質也要高人一等。能力及素質的培養不是一朝一夕或是一門課就可以完成的，所以在日常的學習生活中，我們就要潛移默化地去感染學生，有意識的去培養學生，使其在校期間就具備了技術工人的初步素質。而宏程序編程就是一個非常有效的載體。簡潔的思路、嚴謹的邏輯思維、細致的工作態度和善于學習的精神等都是對學生綜合素質的鍛煉。

此外，如果學校辦學的條件有限，難以提供足夠的機房及軟件來對學生的自動編程能力進行充分的訓練，而復雜零件的加工又是學生的必修課，宏程序編程就可以有效地緩解這一矛盾。在進行宏程序編程時，首先學生可以根據自己的想象和愛好，設計出一些帶有復雜曲線及曲面的零件;其次，進行書面編程;再次，將編出的程序(程序長度均較短)手動輸入到機床中。以上在編制程序及加工的各個階段，都不需要使用專用的設備即計算機，但同樣可以達到適當的學習效果。

2.3 宏程序在數控大賽中的應用

縱觀近幾年國家、省和市級的各種數控大賽，基本上還是以手工編程為主來實現零件的加工。如何做到在有限的時間里和有限的零件載體上體現出選手的綜合素質，需要參考多項指標，而宏程序編程就是其中重要的一項。如前所述，想要編出宏程序，必須有嚴謹的思維和清晰的思路，在緊張的考場環境下做到不慌亂，這就對一個人的心理素質及編程水平提出了考驗。也就是說，在選手操作水平相差不多的情況下，宏程序的編程在很大程度上決定了比賽的成敗。

3 宏程序編程實例

在這里針對在生產及數控大賽上經常出現的兩種類型的零件，給出編程實例及簡要說明，以供參考。

(1)如圖1所示，編制一個宏程序加工沿圓周均勻分布的孔群。圓心坐標為(X，Y)，圓半徑為r，第1個孔與X軸的夾角為α，孔數為H。

主程序如表1所示。

自變量賦量說明如表2所示。

宏程序如表3所示。

(2)如圖2所示，四角圓角過渡矩形工件XY對稱中心為G54的XY原點，頂面Z0，矩形四角圓角半徑均為#6，周邊垂直面與頂面做倒R面，其圓角半徑均為#3，顯然必須限定:#6≥#3。

下刀點即開始點選擇在工件左前方，采取左側沿直線切入進刀和1/2圓弧切出退刀，由下至上逐層爬升，以順銑方式單向走刀。

其程序如表4所示。

在實際工作中，宏程序有著廣泛的應用空間，能夠方便數控機床操作者編程，鍛煉其編程能力，幫助他們更加深入地了解自動編程的本質。同時，編寫宏程序的過程也是直接體現編程者工藝指導思想，衡量編程者工藝水平的過程。宏程序屬于手工編程，而手工編程是自動編程的基礎，因此，在任何情況下手工編程都是必須掌握的，特別是其精髓—— 宏程序。

參考文獻

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