宏程序在銑削加工中的應(yīng)用

閆永亮 藺智勇

北京電子科技職業(yè)學(xué)院 北京 100176

宏程序在銑削加工中的應(yīng)用

閆永亮 藺智勇

北京電子科技職業(yè)學(xué)院 北京 100176

本文結(jié)合型腔加工宏程序和固定循環(huán)宏程序等實(shí)例，闡述了宏程序編程的特點(diǎn)、方法和技巧。由于宏程序允許使用變量、算術(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移，使得編制加工程序更方便，更容易。使用宏程序編寫(xiě)的程序簡(jiǎn)明，修改方便，適用面廣，若在生產(chǎn)中廣泛采用必將極大地提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

宏程序；加工；編程

隨著數(shù)控加工設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)械加工技術(shù)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。然而，很多產(chǎn)品的小批量，多品種，短周期等特點(diǎn)，為數(shù)控機(jī)床的編程帶來(lái)很大不便，既增加了編程的工作量，又影響著加工的進(jìn)度?，F(xiàn)實(shí)工作中應(yīng)用宏程序，較好地解決了規(guī)則對(duì)稱(chēng)幾何形狀的零件加工，簡(jiǎn)化了程序編制，贏得了時(shí)間，為生產(chǎn)中數(shù)控機(jī)床的編程提供了一種簡(jiǎn)捷的方式方法。

用戶(hù)宏程序與普通程序的區(qū)別在于：在用戶(hù)宏程序本體中，能使用變量，可以給變量賦值，變量間可以運(yùn)算，程序可以跳轉(zhuǎn)；而普通程序中，只能指定常量，常量之間不能運(yùn)算，程序只能順序執(zhí)行，不能跳轉(zhuǎn)，因此功能是固定的，不能變化。用戶(hù)宏功能是用戶(hù)提高數(shù)控機(jī)床性能的一種特殊功能，在相類(lèi)似工件的加工中巧用宏程序?qū)⑵鸬绞掳牍Ρ兜男ЧＴ诰幊坦ぷ髦?，我們?jīng)常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那樣存入存儲(chǔ)器，用一個(gè)總指令來(lái)代表它們，使用時(shí)只需給出這個(gè)總指令就能執(zhí)行其功能所存人的這一系列指令稱(chēng)作用戶(hù)宏程序本體，簡(jiǎn)稱(chēng)宏程序。這個(gè)總指令稱(chēng)作用戶(hù)宏程序調(diào)用指令。在編程時(shí)，編程員只要記住宏指令而不必記住宏程序。

宏程序本體既可以由機(jī)床生產(chǎn)廠提供，也可以由機(jī)床用戶(hù)自己編制。使用時(shí)，先將用戶(hù)宏主體像子程序一樣存入到內(nèi)存里，然后用子程序指令調(diào)用。

下面通過(guò)幾個(gè)數(shù)控機(jī)床加工實(shí)例對(duì)如何靈活應(yīng)用宏程序進(jìn)行闡述。

一、宏程序在銑削加工鉆孔循環(huán)中的應(yīng)用

在實(shí)際生產(chǎn)中，通常利用數(shù)控銑床和加工中心的鉆孔循環(huán)指令進(jìn)行鉆孔，在使用鉆孔循環(huán)過(guò)程中我們會(huì)經(jīng)常遇到下面的問(wèn)題。例如：加工中，在用普通的高速鋼鉆頭使用鉆孔循環(huán)(G81)指令鉆削A3材料的工件時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率，必定加大進(jìn)給量，而A3材料又比較粘，隨著增加進(jìn)給量，鉆頭在入鉆和出鉆時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，出鉆時(shí)對(duì)鉆頭的磨損非常大，嚴(yán)重影響了鉆頭的耐用度，進(jìn)而縮短了鉆頭的使用壽命，從而影響到生產(chǎn)效率。而通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)G代碼功能（即G81鉆孔循環(huán)指令）本身改變上述現(xiàn)象又十分困難，為了解決加工中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們可以利用宏程序的賦值功能，編寫(xiě)一段程序，使上述加工中產(chǎn)生的問(wèn)題得以解決。

1.鉆孔循環(huán)(G81)

(1)指令功能，該循環(huán)用作正常鉆孔。切削進(jìn)給執(zhí)行到孔底，然后刀具從孔底快速移動(dòng)退回，該指令的動(dòng)作步序如圖1所示。

(2)指令格式 G81 X Y Z R F K ：

其中：X 、Y：孔位置數(shù)據(jù)

Z：從R點(diǎn)到孔底的距離

R：從初始位置面到R點(diǎn)的距離

F：切削進(jìn)給速度

2.宏程序編制

我們可以根據(jù)鉆頭的材料、大小、工件材料等確定慢速入鉆進(jìn)給的尺寸和慢速出鉆的尺寸，用變量表示。鉆孔循環(huán)程序見(jiàn)表1。

表1 鉆孔循環(huán)程序

有了這樣一個(gè)宏程序，就可以解決鉆孔入刀出刀問(wèn)題，我們還可以將它作為子程序，隨時(shí)調(diào)用，給實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)了極大的方便，有很高的實(shí)用價(jià)值。

二、宏程序在曲面加工中應(yīng)用

球頭銑刀在曲面加工中應(yīng)用非常廣泛，大多數(shù)的企業(yè)在編程時(shí)都使用CAD/CAM軟件自動(dòng)編寫(xiě)加工程序，計(jì)算機(jī)雖然會(huì)很方便地計(jì)算出刀心軌跡，但是，利用軟件進(jìn)行造型，然后生成加工程序，反而浪費(fèi)時(shí)間，而且零件加工程序大，不利于閱讀和調(diào)整，生產(chǎn)效率降低。如果不用CAD/CAM軟件的情況，我們?cè)撊绾畏治?、?jì)算、編程、加工呢？宏程序?yàn)槲覀兲峁┝肆硪环N解決問(wèn)題的思路。

1.宏程序在曲面加工加工中的應(yīng)用思路

圖2是一個(gè)倒圓截面圖，上下為Z軸，左右為X軸，前后為Y軸。我們?cè)谝驭?0mm圓為中心的圓環(huán)上倒圓，從1—2—3—4的黑色粗實(shí)線是工件的理想輪廓，球頭銑刀在加工曲面的時(shí)候，所用切削刃的點(diǎn)是隨時(shí)在變化的，但是這個(gè)點(diǎn)與刀具刀位點(diǎn)距離始終是一個(gè)球頭的半徑，圖中以工件輪廓作等距線，即刀位點(diǎn)軌跡線——雙點(diǎn)劃線，在實(shí)際編程時(shí)就按刀位點(diǎn)軌跡來(lái)計(jì)算、編程。編程時(shí)可以用X坐標(biāo)或Z坐標(biāo)作為變量，也可以用角度作為變量，現(xiàn)在以角度作變量為例，設(shè)#3為角度變量；刀位點(diǎn)在ZX平面內(nèi)隨時(shí)在變化，設(shè)#1為X軸動(dòng)態(tài)坐標(biāo)，#2為Z軸動(dòng)態(tài)坐標(biāo)；#4為倒圓半徑，#5為刀具半徑（倒凹圓時(shí)刀具半徑要小于等于倒圓半徑）；設(shè)#6為倒圓圓心X坐標(biāo)，#7為倒圓圓心Z坐標(biāo)；這樣就得出了X軸動(dòng)態(tài)坐標(biāo)和Z軸動(dòng)態(tài)坐標(biāo)的計(jì)算公式：#1=#6+[#4±#5]×COS#3#2=#7+[#4±#5 ]×SIN#3；這里的[#4±#5]是因?yàn)椋ㄈ鐖D2）倒凸圓需要用倒圓半徑加刀具半徑、倒凹圓需要用倒圓半徑減去刀具半徑來(lái)計(jì)算刀具軌跡，這樣球刀倒圓的計(jì)算就結(jié)束了。

圖2 倒圓截面圖

2.實(shí)例

如圖2中從1—2—3—4點(diǎn)進(jìn)行編程（見(jiàn)表2）。

表2 倒圓程序

通過(guò)對(duì)球頭銑刀加工特性的分析、計(jì)算、編程，我們完全可以在數(shù)控銑床和加工中心上利用宏程序?qū)ぜ那孢M(jìn)行加工，而且在沒(méi)有軟件自動(dòng)編程的情況下，使用宏程序的變量、算術(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移等功能， 完成了普通立銑刀不能加工曲面的任務(wù)，也使得編制加工程序更方便，更容易。

三、結(jié)束語(yǔ)

雖然，CAD/CAM軟件的功能日趨完善，但是，它仍然存在著價(jià)格昂貴、水平參差不齊、學(xué)習(xí)掌握時(shí)間長(zhǎng)、使用建模、編程、加工周期長(zhǎng)等問(wèn)題。數(shù)控系統(tǒng)提供給我們的用戶(hù)宏程序簡(jiǎn)單，容易上手，它賦予數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)編程的功能；在數(shù)控編程中，宏程序編程靈活、高效、快捷。宏程序不僅可以實(shí)現(xiàn)像子程序那樣，對(duì)編制相同加工操作的程序非常有用，還可以完成子程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊功能，例如，型腔加工宏程序、固定加工循環(huán)宏程序、球面加工宏程序、錐面加工宏程序、任意方程曲面加工宏程序等。使用用戶(hù)宏程序時(shí)，數(shù)值可以直接指定或用變量指定，可以進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，有轉(zhuǎn)移和循環(huán)功能；此外，利用宏程序還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的控制，如：坐標(biāo)系的讀寫(xiě)、刀具偏置的讀寫(xiě)、時(shí)間信息的讀寫(xiě)、倍率開(kāi)關(guān)的控制等。實(shí)踐證明，宏程序大大地方便了零件程序的編制，使得部分曲面零件如橢圓，拋物線和雙曲線的加工編程快捷，準(zhǔn)確，可以合理安排加工工藝，解決了部分G代碼不能完成的任務(wù)，用宏程序編寫(xiě)加工程序更方便，更容易。程序簡(jiǎn)潔明了，能夠達(dá)到加工目的，給實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)了極大的方便，有實(shí)用價(jià)值。

[1]孫摘茂.數(shù)控機(jī)床姚刻加工宜接編程技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004

[2]北京發(fā)那克機(jī)電有限公司.BEIJING-FANUC Oi操作編程說(shuō)明書(shū)[M].2000

[3]第一屆全國(guó)數(shù)控技能大賽組委會(huì).決賽試題解析與點(diǎn)評(píng)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2005

Macro program in milling application

Yan Yongliang, Lin Zhiyong
Beijing vocational college electronic science, Beijing, 100176, China

In this paper, cavity processing macro programs and fixed-loop macro programs as examples, describes the characteristics of macro programming, methods and techniques. As the macro allows the use of variables, arithmetic and logical operations and conditions of the transfer, making the preparation of processing more convenient and easier. The use of macro programming procedures for a concise, modify convenient, wide range of applications, if widely used in production will greatly improve the competitiveness of enterprises.

macro programs; processing; programming

2010-01-18

閆永亮，本科，助理實(shí)驗(yàn)師，高級(jí)技師。