基于宏程序的數控車床編程方法探討

張秀蓮

摘 要：在數控車床中，如何進行飛圓曲線零件的加工一直是數控車床編程中的一個很大的難題，本文通過一個具有代表性的零件的實際宏程序編程作為例子，對宏程序的具體加工方法展開了分析，從而將手工編程中借助宏程序的應用來對一些復雜零件進行數控加工的編程技巧進行了總結。

關鍵詞；宏程序；數控車床編程方法；探討

1 宏程序在數控車床編程中的應用特點

宏指令編程在類別上隸屬于手工編程之內，但是如果數控機床將常用指令給出，通過宏指令編程不能將輪廓中各個節點的實際詳細的坐標數據計算出，也就無法完成加工，而是需要將算法以及數學公式給出，借助CNC來對多個節點坐標展開實時的計算，因此宏指令編程在對比較直觀并且簡單的零件輪廓展開加工時并不存在優勢。而如果零件的結構不能按照一些常規的插補指令來實現編程的完成，這就需要編程宏程序的應用，將對復雜數據進行計算的任務交給數控系統來執行。

宏指令編程更像是一種高級語言，和其他的比較常見的數控系統編程指令存在有明顯的不同，在宏程序中通常情況下會包含有循環語句，表達式，運算符，變量等，可以通過變量的使用來完成函數混合運算以及算數運算邏輯運算的編程，在宏程序中，一般情況下都會提供子程序調用以及循環判斷分支這兩種方法，從而實現對多種復雜零件的編程加工。至于具體的加工方式，加工方法，加工步驟，切出以及切入方式的設計依舊遵循手工編程的所有規則。在對宏程序進行編制時，需要以零件的具體結構特點作為出發點，對零件上每一個不同的加工表面和幾何之間的關系，從而將各參數之間的具體數量關系推導出來，從而形成比較準確并且科學的數學模型。下文會以比較復雜的軸類零件加工為例，講述了在曲線加工中如何對宏程序進行應用，從而起到良好的效果。

2 零件宏程序的編制

本文主要以拋物線以及橢圓的宏程序為例展開具體的談論，具體如圖所示。

在該零件中對宏程序加工進行利用的有兩個位置，外圓加工以及內孔加工，與此同時對這兩點的加工也是齒類零件可以對宏程序進行應用的一個非常常見的特例。

2.1 加工工藝分析

（1）加工路線，該零件相對比較復雜，還需要進行調頭加工，常見的方法是相對內孔展開加工，然后再對外圓展開加工。

（2）裝夾方式，鋼件一般情況下會裝夾在三爪定心卡盤上。

（3）刀具選擇，一般情況夏將90度的外圓刀放置在T01號的刀位，鏜孔刀需要放置在T02的刀位上。

2.2 程序計算

2.2.1 內孔的節點計算，單位是毫米

得出拋物線的方程

X=-Z2/（-100）

其中X向是因變量，Z向是自變量，在起點的位置坐標為Z是0，X是36，也就是直徑的坐標值[1]。

2.2.2 外圓的節點計算

在對外圓的橢圓節點展開計算時，計算步驟相對比較復雜，假設Z向是自變量，則Z的實際取值范圍就會相對比較繁瑣，即計算非常復雜，而在該圖中，X向的數值變化相對比較單一，所以最好將X向作為自變量，這樣在計算時相對會比較方便。

根據提示，橢圓的起點位置的坐標值X是58，即直徑的坐標值，Z是負47，根據橢圓方程計算公式可得，a的半周長是30，b的半軸長是50，可得出公式。

2.3 宏程序的加工編程

2.3.1 內孔宏程序編程

#1=0 （定義Z向為自變量）

WHILE[#1]LE[20] （自變量的取值范圍）

#2=-[[#1#1}/100] （建立自變量與因變量的函數關系式，由公式1得）

G01 X[2*[#2+18]] Z[-[#1]] （執行指令節點加工）

#1=#1+0.1 （自變量步距增加0.1）

ENDW （循環結束）

2.3.2 外圓的宏程序編程

#1=-30 （定義X向為自變量）

WHILE[#1]LE[-15] （自變量的取值范圍）

#2=SQRT[[50*50]*[1-[#1*#1]/[30*30]]]（建立自變量與因變量的函數關系式，由公式2得）

G01 X[2*[#1+59] Z[1-[#2+47]]（執行指令節點加工）

#1=#1+0.1 （自變量步距增加0.1）

ENDW （循環結束）

2.4 宏程序的加工技巧

（1）選定自變量。在非圓曲線中，不論是Z的坐標，還是X的坐標都可以當做自變量，通常情況下會選擇變化范圍相對比較大的那一個坐標當做自變量，同時還需要保證宏程序在書寫過程中函數表達式的簡便性，在該實例中，就分別進行了不同自變量的選取。

（2）對自變量起止點的實際坐標值進行確定。首先需要明確該坐標值的坐標系是和非圓曲線的坐標系相對立的，在起點位置的坐標便是自變量的實際初始值，在終點處的坐標便是自變量的實際終止值。

（3）對表達示進行確立。對函數展開變換，從而將因變量和自變量相對的宏表達式進行確定[2]。

（4）對坐標系中原點的關系進行確立。首先需要將公示曲線的自身坐標系的原點進行確定，然后再將和構件坐標系原點相對的偏移量進行確定。

（5）不進行刀補的設立。在宏程序中不能帶刀補，即使有刀補也是無效的，不發揮作用。

（6）對增量進行確定。需要結合不同的零件，對自變量的實際增量進行合理的選擇，從而使工件的質量得以提升。

3 結語

綜上所述，宏程序編程在數控手工編制非圓曲線零件程序中扮演著非常重要的作用，只要人們可以了解宏程序的具體編程原理，對規則的幾何圖形展開數學模型的建立，從而實現對各種不規則構件的加工，同時宏程序編程的通用性比較強，操作簡單，實際的工作效率比較高，在數控加工過程中占據著不可替代的作用，需要人們增加對宏程序的研究和應用。

參考文獻

[1]程啟森，張俊.數控車床非圓曲線宏程序編程優化處理[J].煤礦機械，2014，35（7）：143-144.

[2]戴克芳.宏程序編程在數控車床中的應用[J].中國科技縱橫，2016，（19）：9.

（作者單位：菏澤技師學院）