擴展宏程序在數控刀具磨床上的應用

■北京德銘納精密機械有限公司　（102209）　舒智勇

擴展宏程序在數控刀具磨床上的應用

■北京德銘納精密機械有限公司（102209）舒智勇

摘要：復雜而重復的幾何運算并不是一般的宏程序所能應對的。本文介紹自行開發的一種擴展數控宏程序，來解決編寫刀具磨削程序中所遇到的幾何運算問題。

1. 應用背景

一般的CAD/CAM軟件，討論的是用切削刀具加工毛坯（見圖1），而數控刀具磨床的應用軟件是比較特殊的，它探討的是用不同形狀的砂輪如何去磨削不同形狀的刀具的不同部分（見圖2）。國外的成熟刀具磨削應用軟件的價格昂貴，很多國內的機床生產廠家決定不購買應用軟件，而是用宏程序來編寫一些標準刀具的磨削程序，但復雜而重復的幾何運算并不是一般的宏程序所能應對的。本文介紹了自行開發的一種擴展數控宏程序，來解決編寫刀具磨削程序中所遇到的幾何運算問題。

圖1　刀具加工毛坯

圖2　砂輪磨削刀具

2. 實現方法

宏程序是一種數控（CNC）指令和計算機高級語言特點的編程語言的混合體。在刀具磨削的編程當中，根據刀具磨削工藝，用數控指令對機床各運動軸（X、Y、Z、B和A等5個軸）進行空間位置調整（快速進給），規劃相對運動（磨削進給）；但各運動軸的調整和運動規劃所需的數值則是通過計算機高級語言

來運算的，其實就是基于兩個幾何體（刀具棒料數學模型和砂輪數學模型）的相對位置關系的計算，一般的宏程序難以勝任。本公司開發的刀具磨削專用系統（FLEX 2.0）通過擴展的宏程序技術，將運算部分封裝在動態鏈接庫中作為幾何運算模塊，由外部接口函數調用來實現幾何計算（見圖3）。

幾何運算的封裝充分運用面向對象的編程思想，宏程序的編寫人員只要將機床結構參數、砂輪組參數及刀具毛坯參數輸入到動態鏈接庫中，并用接口函數描述刀具與砂輪的位置關系，就可以返回各運動軸所需的調整量。這樣，宏程序只作兩件事：①描述刀具與砂輪的位置關系，以便得到各運動軸的位置調整量。②根據磨削工藝要求，編寫機器運動指令。

這樣編程人員只要懂工藝就行，具體講：只需對刀具和磨削工藝了解，即使對機床結構和尺寸、砂輪結構和尺寸及刀具尺寸一無所知，并不影響客戶編寫刀具磨制的程序，這非常符合機床用戶的實際情況。用戶宏程序通過調用接口函數，可以將復雜的幾何運行交給幾何運算模塊，最終由專用的編譯系統編譯成普通的加工G代碼（見圖4）。

圖3　幾何運算功能的分離

圖4　擴展宏程序的編譯

3. 擴展宏程序的優點

（1）用戶無需計算機高級語言的編程基礎，只要經過簡單的培訓，即可完成宏程序編寫。

（2）雖然宏程序有計算功能，用戶不用編寫繁瑣的幾何計算指令，只需用接口函數定義砂輪和刀具之間的位置關系，即可得到機床各運動軸調整量。

（3）用戶編寫的宏程序和“硬件”無關，即與機床結構、砂輪結構和刀具（棒料）參數無關，可以“移植”到不同的機床上。

（4）機床用戶無需機床制造商（或軟件供應商）的支持，可輕松地編寫非標準刀具的磨削程序，對市場需求進行快速反應。

（5）機床制造商（或軟件供應商）無需用高級語言開發應用軟件（主要是用戶界面或數據庫管理系統），只要簡單地編寫“擴展宏程序”即可先行磨制出樣刀，用戶認可樣刀的同時也積累了豐富的磨削工藝經驗，之后再開發應用軟件。

收稿日期：（20150104）