宏程序在機(jī)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(diǎn)，在機(jī)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?yàn)槔?，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(jī)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(jī)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(jī)床的工作狀態(tài)，即可控性、可調(diào)性都非常好，這一點(diǎn)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(shí)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(jì)算機(jī)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(yùn)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(yùn)算符和函數(shù)名，這些都與計(jì)算機(jī)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(shí)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(jī)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(diǎn)及工藝路線。采用三爪自定心夾盤裝夾，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)

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(diǎn)

G43 H01 Z30.； *一號刀加刀正向補(bǔ)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(diǎn)到原點(diǎn)距離

#6=#5/COS[#10/2]； *刀具運(yùn)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(diǎn)

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(bǔ)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(shí)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(shí)現(xiàn)，但是這類方法實(shí)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(jìn)行更改即可。通過上述實(shí)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(jī)床的各項(xiàng)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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