基于宏程序的數(shù)控車床編程方法探討

張秀蓮

摘 要：在數(shù)控車床中，如何進(jìn)行飛圓曲線零件的加工一直是數(shù)控車床編程中的一個(gè)很大的難題，本文通過一個(gè)具有代表性的零件的實(shí)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(yīng)用來對一些復(fù)雜零件進(jìn)行數(shù)控加工的編程技巧進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞；宏程序；數(shù)控車床編程方法；探討

1 宏程序在數(shù)控車床編程中的應(yīng)用特點(diǎn)

宏指令編程在類別上隸屬于手工編程之內(nèi)，但是如果數(shù)控機(jī)床將常用指令給出，通過宏指令編程不能將輪廓中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際詳細(xì)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算出，也就無法完成加工，而是需要將算法以及數(shù)學(xué)公式給出，借助CNC來對多個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)展開實(shí)時(shí)的計(jì)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(shí)并不存在優(yōu)勢。而如果零件的結(jié)構(gòu)不能按照一些常規(guī)的插補(bǔ)指令來實(shí)現(xiàn)編程的完成，這就需要編程宏程序的應(yīng)用，將對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的任務(wù)交給數(shù)控系統(tǒng)來執(zhí)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(shù)控系統(tǒng)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(huán)語句，表達(dá)式，運(yùn)算符，變量等，可以通過變量的使用來完成函數(shù)混合運(yùn)算以及算數(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算的編程，在宏程序中，一般情況下都會提供子程序調(diào)用以及循環(huán)判斷分支這兩種方法，從而實(shí)現(xiàn)對多種復(fù)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(shè)計(jì)依舊遵循手工編程的所有規(guī)則。在對宏程序進(jìn)行編制時(shí)，需要以零件的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作為出發(fā)點(diǎn)，對零件上每一個(gè)不同的加工表面和幾何之間的關(guān)系，從而將各參數(shù)之間的具體數(shù)量關(guān)系推導(dǎo)出來，從而形成比較準(zhǔn)確并且科學(xué)的數(shù)學(xué)模型。下文會以比較復(fù)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(jìn)行應(yīng)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?yàn)槔归_具體的談?wù)摚唧w如圖所示。

在該零件中對宏程序加工進(jìn)行利用的有兩個(gè)位置，外圓加工以及內(nèi)孔加工，與此同時(shí)對這兩點(diǎn)的加工也是齒類零件可以對宏程序進(jìn)行應(yīng)用的一個(gè)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(fù)雜，還需要進(jìn)行調(diào)頭加工，常見的方法是相對內(nèi)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(jì)算

2.2.1 內(nèi)孔的節(jié)點(diǎn)計(jì)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(diǎn)的位置坐標(biāo)為Z是0，X是36，也就是直徑的坐標(biāo)值[1]。

2.2.2 外圓的節(jié)點(diǎn)計(jì)算

在對外圓的橢圓節(jié)點(diǎn)展開計(jì)算時(shí)，計(jì)算步驟相對比較復(fù)雜，假設(shè)Z向是自變量，則Z的實(shí)際取值范圍就會相對比較繁瑣，即計(jì)算非常復(fù)雜，而在該圖中，X向的數(shù)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(jì)算時(shí)相對會比較方便。

根據(jù)提示，橢圓的起點(diǎn)位置的坐標(biāo)值X是58，即直徑的坐標(biāo)值，Z是負(fù)47，根據(jù)橢圓方程計(jì)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(nèi)孔宏程序編程

#1=0 （定義Z向?yàn)樽宰兞浚?/p>

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(shù)關(guān)系式，由公式1得）

G01 X[2*[#2+18]] Z[-[#1]] （執(zhí)行指令節(jié)點(diǎn)加工）

#1=#1+0.1 （自變量步距增加0.1）

ENDW （循環(huán)結(jié)束）

2.3.2 外圓的宏程序編程

#1=-30 （定義X向?yàn)樽宰兞浚?/p>

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(shù)關(guān)系式，由公式2得）

G01 X[2*[#1+59] Z[1-[#2+47]]（執(zhí)行指令節(jié)點(diǎn)加工）

#1=#1+0.1 （自變量步距增加0.1）

ENDW （循環(huán)結(jié)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(biāo)，還是X的坐標(biāo)都可以當(dāng)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(gè)坐標(biāo)當(dāng)做自變量，同時(shí)還需要保證宏程序在書寫過程中函數(shù)表達(dá)式的簡便性，在該實(shí)例中，就分別進(jìn)行了不同自變量的選取。

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

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

（4）對坐標(biāo)系中原點(diǎn)的關(guān)系進(jìn)行確立。首先需要將公示曲線的自身坐標(biāo)系的原點(diǎn)進(jìn)行確定，然后再將和構(gòu)件坐標(biāo)系原點(diǎn)相對的偏移量進(jìn)行確定。

（5）不進(jìn)行刀補(bǔ)的設(shè)立。在宏程序中不能帶刀補(bǔ)，即使有刀補(bǔ)也是無效的，不發(fā)揮作用。

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

3 結(jié)語

綜上所述，宏程序編程在數(shù)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(guī)則的幾何圖形展開數(shù)學(xué)模型的建立，從而實(shí)現(xiàn)對各種不規(guī)則構(gòu)件的加工，同時(shí)宏程序編程的通用性比較強(qiáng)，操作簡單，實(shí)際的工作效率比較高，在數(shù)控加工過程中占據(jù)著不可替代的作用，需要人們增加對宏程序的研究和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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

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

（作者單位：菏澤技師學(xué)院）