宏程序在數控車床編程中的應用

□ 朱學文

隨著數控技術以及CAD/CAM軟件的迅速發展，自動編程的應用越來越廣泛，自動編程逐漸取代了手工編程。手工編程特別是宏程序在有些領域是不可或缺的編程手段。手工編程有著自己的優勢:一是手工編程效率高于自動編程;二是編程方式比較簡單，很容易掌握，適應性較大;三是程序直觀，易于實現。編制簡潔合理的數控宏程序，有著重要的實際意義，既能提高編程加工效率，又能解決自動編程在生產實際中存在的不足和無法解決的難題。宏程序比自動編程所生成的程序具有的靈活性和智能性的優點，對于一般曲面的編程來說，使用自動編程都有造型工作量大、程序長、不易修改等缺點，任何一個加工參數發生變化，自動編程也要根據變化重新生成刀具軌跡或程序，是個比較麻煩的過程。而宏程序則注重把機床功能參數與編程語言結合，而且靈活的參數設置也使機床具有最佳的工作性能，同時也給予操作人員極大的調整空間。本文通過典型零件的宏程序編程實例，解讀宏程序在數控車床編程中的應用方法。

一、宏程序應用實例一:非圓曲線的編程加工

圖1

如圖1所示零件。從圖樣中可以看出:編制此程序的關鍵是刀具運動軌跡的計算，系統沒有提供非圓曲線輪廓的插補功能，加工只能采用直線或圓弧逼近方式來近似加工曲線，這時就要用數控系統所提供的宏程序來解決的問題。宏程序就是在程序中采用變量賦值，結合各種運算、函數關系表達式，并輔以循環語句、條件(分支)語句、跳轉語句等來編寫數控程序。簡單地說，宏程序就是具有計算能力和決策能力的數控程序。它在形式上類似于計算機高級編程語言，功能強大，邏輯性強，易于理解掌握。

程序的編制:程序以FAUNC0i-TC系統的格式編寫(下同)。

(一)節點計算說明。由圖及曲線方程Z=-X2/10可知:Z=-10，X=10(半徑值)坐標值為(20，-10)。

(二)用車削循環指令G73編程。加工程序如下:

可以看出，宏指令編程時數控系統不僅控制軸的運動，而且具有強大的數據計算和處理功能。宏指令編程是給出數學公式和邏輯算法，建立數學模型，由數控系統來即時計算節點坐標，控制軸的運動，“逼近”輪廓形狀，完成加工。編制宏程序時，第一，要建立準確的數學模型和邏輯關系;第二，要列出參數方程，并正確給予變量賦值;第三，寫出循環、條件等語句，設定循環變量。

二、宏程序編程實例二:異形螺紋的編程加工如下

圖2/3所示。

圖2 2012河北省數控大賽數控車試題

圖3 橢圓螺紋加工部分

(一)編程思路。全國職業院校技能大賽和全國數控大賽連續舉辦，其難度逐年增加，在近年的各級比賽中異形螺紋等特殊應用的加工已成為比賽中的熱點和難點。其例難點還在于比賽時沒有直接提供與圓弧相等的車刀，因此加工程序稍加復雜。橢圓面上圓弧螺紋，顧名思義:刀具既要按照小圓弧運動，又要按橢圓的規律車螺紋。用宏程序編程，首先要先找出圓弧圓心與橢圓的關系，再找出小圓弧上的某點與橢圓的關系，最后寫出邏輯關系，用宏去解決問題。

(二)小圓弧圓心坐標的確定。要使橢圓螺紋的形狀正確，那么每個小圓弧的圓心連線就要與橢圓的素線平行;考慮到加工螺紋時的升、降速影響，分別將起刀點、退刀點向前、后偏移一定的距離，保證螺距的正確以及不會出現進刀過切或碰撞。第一個小圓的圓心在工件坐標系的坐標(起刀點)需畫圖查詢。

(三)按橢圓車螺紋。同一起始角下，刀具從第一個小圓弧上的某一點到最后一個小圓弧上的某一點時，小圓弧的圓心坐標隨著橢圓的變化而變化，即得到橢圓螺紋。

(四)參考程序。加工程序如下:

以上分析了橢圓面上圓弧螺紋的編程方法，其要點是分析加工方法的思路及宏程序的嵌套。像橢圓螺紋這樣的特殊的應用，即使采用計算機軟件編程也不一定能解決，而宏程序就可以發揮它的優勢。這種方法可以延伸到其它類型的異形螺紋的編程。

三、結語

綜上所述，宏程序在數控車削編程中，一是可編制各種曲線及復雜輪廓的零件加工程序，如果運用模塊化的思想，只需要根據零件幾何信息，建立不同的數學模型，設計相應的模塊加工程序，應用時只需到相應模塊程序調用即可;二是可以解決某些特殊的應用以及自動編程難以解決的問題，如:異形螺紋等，擴大數控車床的加工工藝范圍。

［1］陳海舟.數控銑削加工宏程序及應用實例［M］.北京:機械工業出版社，2011，第2版

［2］S.K.Sinha著;羅學科等譯.FANUC數控宏程序編程技術［M］.北京:科學出版社，2011

［3］孫德茂.數控車床直接編程技術［M］.北京:機械工業出版社，2008

［4］孔慶濤.2012中職師資國培班數控車講義，2012