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淺析宏程序在數(shù)控加工中的應(yīng)用

2018-5-24 來源：建湖縣高級技工學(xué)校作者：卜偉

摘要：通過一個(gè)典型零件的兩種不同的宏程序編程實(shí)例，分析每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，歸納出手工編程中應(yīng)用宏程序解決復(fù)雜零件的數(shù)控加工編程問題的作用和技巧。

關(guān)鍵詞：數(shù)控教學(xué) 應(yīng)用程序車床

數(shù)控加工程序編制的關(guān)鍵是刀具相對于工件運(yùn)動軌跡的計(jì)算，即計(jì)算加工輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)或刀具中心的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。數(shù)控機(jī)床一般只提供平面直線和圓弧插補(bǔ)功能，對于非圓的平面曲線 y=f(x)，采用的加工方法是按編程允許誤差，將平面輪廓曲線分割成許多小段。然后用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法求逼近直線或圓弧輪廓曲線的交點(diǎn)和切點(diǎn)的坐標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的不斷發(fā)展，CNC 不僅能通過數(shù)字量去控制多個(gè)軸的機(jī)械運(yùn)動，而且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理功能。編程時(shí)只要建立加工輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型，按加工的先后順序，由數(shù)控系統(tǒng)即時(shí)計(jì)算出加工節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而控制加工，這就是數(shù)控系統(tǒng)提供的宏編程。宏指令編程像高級語言一樣，可以使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算和函數(shù)混合運(yùn)算進(jìn)行編程。在宏程序形式中，一般都提供循環(huán)判斷分支和子程序調(diào)用的方法。可編制各種復(fù)雜的零件加工程序。熟練應(yīng)用宏程序指令進(jìn)行編程，可大大精簡程序量，還可以增強(qiáng)機(jī)床的加工適應(yīng)能力。比如可以將拋物線、橢圓等非圓曲線的算法標(biāo)準(zhǔn)化后做成內(nèi)部宏程序，以后就可以像圓弧插補(bǔ)一樣按標(biāo)準(zhǔn)格式編程調(diào)用，相當(dāng)于增加了系統(tǒng)的插補(bǔ)功能。

隨著數(shù)控系統(tǒng)的不斷更新，宏指令應(yīng)用越來越廣泛。以日本 FANUC-Oi 系統(tǒng)為例，Oi 系統(tǒng)使用 B 類宏指令，在 O 系列的早期版本中，曾使用 A 類宏指令，主要特征為使用 G65 代碼為宏指令專用代碼，包括宏變量的賦值、運(yùn)算、條件調(diào)用等。B 類宏指令功能相對A類而言，其功能更強(qiáng)大，編程更直觀。在FANUC-Oi 系統(tǒng)的固定循環(huán)指令中，毛坯切削循環(huán) G73 指令內(nèi)部可以使用宏程序進(jìn)行編程。

宏指令編程雖然屬于手工編程的范疇，但它不是直接算出輪廓各個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體坐標(biāo)數(shù)據(jù)，而是給出數(shù)學(xué)公式和算法，由CNC 來即時(shí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) ，因此對于對于簡單直觀的零件輪廓不具有優(yōu)勢。若零件結(jié)構(gòu)不能用常規(guī)插補(bǔ)指令可以完成編程的，則可采用編制宏程序的方法，將計(jì)算復(fù)雜數(shù)據(jù)的任務(wù)交由數(shù)控系統(tǒng)來完成。對于加工方法和加工方式，零件的加工步驟，走刀路線及對刀點(diǎn)起刀點(diǎn)的位置，以及切入、切出方式的設(shè)計(jì)還是遵循一般手工編程的規(guī)則。編制宏程序時(shí)，首先應(yīng)從零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，分析零件上各加工表面之間的幾何關(guān)系，據(jù)此推倒出各參數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系，建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。為此，必須注意正確選擇變量參數(shù)并列出正確的參數(shù)方程，同時(shí)設(shè)定合理有效的循環(huán)變量。若采用主子程序調(diào)用的編程模式，還注意局部變量和全部變量的設(shè)定，了解變量傳值關(guān)系。特別值得注意的是，為提高程序的通用性，尺寸參數(shù)盡可能地用宏變量表示，運(yùn)行程序前先進(jìn)行賦值。

宏程序編程實(shí)例：如下圖所示零件

2、用仿形車削循環(huán)指令 G73 編程，加工程序如下：

O0001；

G99 M03 S600 T0101 F0.2；

G0 X52 Z2；

G73 U25 R20

G73 P10 Q20 U0.5；

N10 G0 X0；

G1 Z0；

#3=30；（賦橢圓 Z 軸初始值）

N12 #4=20*SQRT[1-#3*#3/30*30]；

G1 X[#4*2] Z[#3-30]；

#3=#3-0.2；

IF[#3GE 0]GOTO12；

G1 Z-50；

N20 X52；

G00 X100 Z100；

M05；

M00；

M03 S1000 T0101F0.1；

G0 X52 Z2；

G70 P10 Q20；

G0 X100 Z100；

M30

3、子程序調(diào)用 M99 M98 指令編程

O0002；

G99 M03 S600 T0101F0.2；

G0 X42 Z2；

#100=40；

N30 M98 P0011；

#100=#100-2；

IF[#100GE0.5]GOTO30；

S1000F0.1 T0101；

#100=0；

M98 P0011；

M30；

O0011；（子程序）

#3=30；（賦橢圓 Z 軸初始值）

N10 #4=20*SQRT[1-#3*#3/30*30]；

G1 X[#4*2+#100] Z[#3-30]；

#3=#3-0.2；

IF[#3GE 0]GOTO10；

N20 U2；

G00 Z2；

M99；

綜上所述，用仿形切削循環(huán) G73 指令編寫宏指令時(shí)，可以在精車程序中給變量賦值、進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、條件轉(zhuǎn)移等，編寫時(shí)更直觀、簡便，精簡了程序內(nèi)容，大大提高了編程效率。在程序編制過程中，當(dāng)遇見許多形狀相同或相近的，但尺寸不同的零件結(jié)構(gòu)特征，每次都重新編制程序就很繁瑣，這時(shí)可以使用變量、算術(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移指令在子程序中體現(xiàn)零件的走刀過程，充分體現(xiàn)留了子程序調(diào)用的優(yōu)勢。編寫宏指令程序，當(dāng)零件的圖形沒有相同的地方，用仿形切削循環(huán) G73 指令編寫更快捷、簡便。當(dāng)然子程序調(diào)用指令 M98、M99 也有它的優(yōu)勢。

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