宏程序在機械零件數(shù)控加工中的應(yīng)用

李志功+蘆磊+于文昌

摘要：數(shù)控加工技術(shù)因其準(zhǔn)確和便捷的優(yōu)點，在機械零件加工中被越來越廣泛采用。以在FUNUC-0i系統(tǒng)數(shù)控銑床上編制正六邊形零件加工程序為例，闡述采用宏程序編程法編制正多邊形零件程序的分析方法和思路，并列舉加工的參考程序。

關(guān)鍵詞：機械零件；數(shù)控加工；宏程序；正多邊形

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）12-0056-03

近年來，數(shù)控機床和數(shù)控技術(shù)發(fā)展得越來越快，因此數(shù)控的程序編寫是必不可少的。種類繁多的數(shù)控編程軟件層出不窮，雖然自動編譯程序很方便和快捷，但是手動編程不可或缺。手動編程自由，可以根據(jù)編程人員的需要而靈活設(shè)置，隨意地控制機床的工作狀態(tài)，即可控性、可調(diào)性都非常好，這一點是自動編程所不及的。手動編程之所以具有這樣的優(yōu)越性，在于它在編程過程中使用的“程序”的重要工具，即宏程序。在國外，應(yīng)用軟件實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)很普遍，同時對手工編程的學(xué)習(xí)也非常重要，對宏程序的使用尤為突出。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，再開發(fā)的能力將不斷得以提升，宏程序的功能將更加全面。

1 宏程序

宏程序和計算機的編程的函數(shù)非常類似。從數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程看，一般可以分為A，B兩類宏程序。A類不能使用運算符和函數(shù)名，現(xiàn)在基本不被應(yīng)用；而B類可以使用這類函數(shù)，包括變量、運算符和函數(shù)名，這些都與計算機編程類似，非常容易理解和記憶。

對宏程序可以有兩種含義去理解：一種是指在程序的過程中直接對變量的應(yīng)用，另一種是指對宏程序的調(diào)用。要想實現(xiàn)宏程序的編程，需要對所應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)的代碼有一定的掌握，這樣才能熟練地加以應(yīng)用，否則會因?qū)δ懿涣私舛钩绦驈?fù)雜化，從而失去意義。數(shù)控宏程序的學(xué)習(xí)和使用與諸多學(xué)科有著聯(lián)系，如幾何、數(shù)學(xué)、CAD、機械、CAM、數(shù)控等。

2 宏程序的使用

2.1 零件圖分析

通過案例來說明宏程序的使用。編制一個宏程序，來加工標(biāo)準(zhǔn)正六邊形外輪廓（如圖1所示）。毛坯尺寸φ100 mm×40 mm，已知正六邊形的外接圓直徑80 mm，正六邊形的輪廓高度為20 mm。

2.2 工藝分析

1） 程序原點及工藝路線。采用三爪自定心夾盤裝夾，工件坐標(biāo)系原點設(shè)定在工件上表面中心處。工藝路線為粗、精加工工件外形，順時針方向走刀，采用順銑法。

2） 變量設(shè)定。

#1=（A） *正N邊形的邊數(shù)

#2=（B） *正N邊形的外接圓半徑

#3=（C） *正N邊形的高度

#4=（I） *四分之一圓弧切入的半徑

#7=（D） *平底立銑刀半徑

#9=（F） *進給速度

#11=（H） *Z方向自變量賦初值

#17=（Q） *自變量每層遞增量

3） 刀具選擇。選用φ20平底立銑刀。

2.3 參考程序

1） 主程序。

O0513；

G28 G91 Z0.； * Z向回參考點

G17 G40 G49 G80； *程序初始化

S1200 M03； *主軸正轉(zhuǎn)1 200 r/min

G54 G90 G00 X0. Y0 *選用G54坐標(biāo)系快速移動到坐標(biāo)系零點

G43 H01 Z30.； *一號刀加刀正向補償并下刀到30 mm面

G65 P1513 A6. B40. C20. I10.

D10. H0. Q2. F300.； *非模態(tài)調(diào)用宏程序賦值

M05； *主軸停止轉(zhuǎn)動

M30； *程序結(jié)束并返回

2） 子程序。

O1513；

#10=360/#1； *正N邊形的圓心角

#5=#2*COS[#10/2]+#7； *初始刀位點到原點距離

#6=#5/COS[#10/2]； *刀具運動軌跡的正N邊形外接圓半徑

G00 X#4 Y-[#5+#4]； *快速移至四分之一圓弧起刀點

Z[#11+1.]； *快速下降至當(dāng)前加工平面#11+1.處

WHILE[#11GT-#3] DO1； *當(dāng)#11>#3時，循環(huán)1繼續(xù)

#11=#11-#17； *銑刀Z方向的坐標(biāo)值

G01 Z#11 F[0.2*#9]； *Z向直線插補到當(dāng)前加工深度

G03 X0. Y-#5 R#4 F#9； *四分之一圓弧切入

#12=0； *刀具加工的邊數(shù)賦初值

WHILE[#12LT#1] DO2； *當(dāng)#12<#1時，循環(huán)2繼續(xù)

#20=-[90+#10/2]-#12*#10；*刀具與圓心連線和X軸所成夾角

#21=#6*COS[#20]； *刀具中心X坐標(biāo)值

#22=#6*SIN[#20]； *刀具中心Y坐標(biāo)值

G01 X#21 Y#22 F#9； *沿輪廓走刀

#12=#12+1； *加工邊數(shù)加1

END2； *結(jié)束循環(huán)2

X0.； *G01到X0.

G03 X-#4 Y-[#5+#4] R#4 F[2*#9]； *四分之一圓弧切出

G01 X#4； *G01走刀到X#4

END1； *結(jié)束循環(huán)1

G00 Z30.； *快速提刀到初始平面

M99； *程序結(jié)束返回

以上為正多邊形零件外輪廓的銑削加工程序編制，可根據(jù)該實例來完成任意正多邊形、輪廓高度的正多邊形零件的程序編制。例如：加工外接圓直徑為150 mm、輪廓高度為40 mm的正十二邊形，只需在主程序中G65中設(shè)置A=12.，B=120.，C=40.即可，其他均不變，便可加工出所要加工的正十二邊形。以此類推，可加工出更多的正多邊形外輪廓零件，具有通用性。

3 結(jié)論

上述零件的加工可以通過人工編程和其他軟件的編程實現(xiàn)，但是這類方法實現(xiàn)的程序往往約束性比較大，只適合特定尺寸的零件加工且程序非常繁瑣，當(dāng)由于某種原因?qū)е鲁叽缱兓瘯r需要更改程序。而采用宏程序的手段去加工零件時，因其在對程序的編譯過程中，把所有的尺寸和相應(yīng)的邏輯關(guān)系設(shè)定成變量，所以程序的更改變得十分靈活，如果尺寸和數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系發(fā)生變化，只需將相應(yīng)的部分進行更改即可。通過上述實例可看到宏程序功能在數(shù)控加工中將大大節(jié)省編程時間，使程序的可讀性、簡潔性和合理性大大增加。同時，也對編程人員提出了更高的要求，即在編程過程中，需充分利用機床的各項功能來滿足加工過程中所遇到的各種可能因素。作為一名專業(yè)的數(shù)控領(lǐng)域的工作者，應(yīng)對宏程序的編譯有一定的了解和掌握，這樣能夠大大提升編程能力，在零件生產(chǎn)過程中首選宏程序編程，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

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