利用宏程序加工非圓曲線(xiàn)

摘 要:在現(xiàn)今的數(shù)控系統(tǒng)中，常見(jiàn)的是直線(xiàn)插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，由于目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床不具備加工橢圓的直接編程代碼，沒(méi)有橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)等插補(bǔ)。橢圓的加工，往往需要用參數(shù)方程或橢圓解析式作為數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用宏程序來(lái)解決就非常簡(jiǎn)單了。

關(guān)鍵字:宏程序; 非圓曲線(xiàn)加工; 橢圓加工實(shí)例

中圖分類(lèi)號(hào):TG57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-3315(2010)7-104-001

一、非圓曲線(xiàn)加工遇到的瓶頸

在實(shí)際生產(chǎn)和各種數(shù)控大賽中，我們會(huì)遇到各種各樣由復(fù)雜曲線(xiàn)所構(gòu)成的非圓曲線(xiàn)(如橢圓曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)、雙曲線(xiàn)和漸開(kāi)線(xiàn)等)零件，隨著工業(yè)產(chǎn)品性能要求的不斷提高，非圓曲線(xiàn)零件的作用就日益重要。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)一般只具有直線(xiàn)插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能，非圓曲線(xiàn)形狀的工件在數(shù)控車(chē)削中屬于較復(fù)雜的零件類(lèi)別，一般運(yùn)用擬合法來(lái)進(jìn)行加工。而此類(lèi)方法的特點(diǎn)是根據(jù)零件圖紙的形狀誤差要求，把曲線(xiàn)用許多小段的直線(xiàn)來(lái)代替，根據(jù)零件圖紙的形狀誤差，如果要求高，直線(xiàn)的段數(shù)就多，雖然可以憑借CAD軟件來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，但是節(jié)點(diǎn)太多也導(dǎo)致了加工中的不方便，如果能靈活運(yùn)用宏程序，則可以方便簡(jiǎn)捷地進(jìn)行編程，從而提高加工效率。

二、宏程序的簡(jiǎn)介

數(shù)控編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容，通常包括分析零件圖樣，確定加工工藝過(guò)程;計(jì)算走刀軌跡，填寫(xiě)加工工藝卡片;編寫(xiě)數(shù)控加工程序;制作控制介質(zhì);校對(duì)程序及首件試切。有手工編程和自動(dòng)編程兩種方法。手工編程是指編程的各個(gè)階段均由人工完成。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件需借助計(jì)算機(jī)使用規(guī)定的數(shù)控語(yǔ)言編寫(xiě)零件源程序，經(jīng)過(guò)處理后生成加工程序，稱(chēng)為自動(dòng)編程。

各類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)編程，應(yīng)用靈活，形式自由，具備計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的表達(dá)式、邏輯運(yùn)算及類(lèi)似的程序流程，使加工程序簡(jiǎn)練易懂，實(shí)現(xiàn)普通編程難以實(shí)現(xiàn)的功能。

在編程工作中，我們經(jīng)常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那樣存人存儲(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)行其功能所存入的這一系列指令稱(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。

宏程序是加工編程的重要補(bǔ)充。FANUC6M數(shù)控系統(tǒng)變量表示形式為#后跟1～4位數(shù)字，變量種類(lèi)有三種:

(1)局部變量:#1～#33是在宏程序中局部使用的變量，它用于自變量轉(zhuǎn)移。

(2)公用變量:用戶(hù)可以自由使用，它對(duì)于由主程序調(diào)用的各子程序及各宏程序來(lái)說(shuō)是可以公用的。#100～#149在關(guān)掉電源后，變量值全部被清除，而#500～#509在關(guān)掉電源后，變量值則可以保存。

(3)系統(tǒng)變量:由#后跟4位數(shù)字來(lái)定義，它能獲取包含在機(jī)床處理器或NC內(nèi)存中的只讀或讀/寫(xiě)信息，包括與機(jī)床處理器有關(guān)的交換參數(shù)、機(jī)床狀態(tài)獲取參數(shù)、加工參數(shù)等系統(tǒng)信息。

編程中變量的用途有四個(gè)，運(yùn)算;遞增量或遞減量;與一個(gè)表達(dá)式比較之后，決定是否實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)功能的條件分支;將變量值傳送到零件程序中去。

三、一般非圓曲線(xiàn)宏程序的基本步驟

(1)選定自變量。非圓曲線(xiàn)中的X和Z坐標(biāo)均可以被定義成為自變量，一般情況下會(huì)選擇變化范圍大的一個(gè)作為自變量，并且要考慮函數(shù)表達(dá)式在宏程序中書(shū)寫(xiě)的簡(jiǎn)便，為方便起見(jiàn)，我們事先把與Z坐標(biāo)相關(guān)的變量設(shè)為#1，將X坐標(biāo)相關(guān)的變量設(shè)為#2等。

(2)確定自變量起止點(diǎn)的坐標(biāo)值。必須要明確該坐標(biāo)值的坐標(biāo)系是相對(duì)于非圓曲線(xiàn)自身的坐標(biāo)系，其起點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的初始值，終點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的終止值。

(3)進(jìn)行函數(shù)變換，確定因變量相對(duì)于自變量的宏表達(dá)式。

(4)確定公式曲線(xiàn)自身坐標(biāo)系的原點(diǎn)相對(duì)于工件原點(diǎn)的代數(shù)偏移量。

(5)設(shè)計(jì)非圓曲線(xiàn)宏程序的模板設(shè)Z坐標(biāo)為自變量#1，X坐標(biāo)為因變量#2，自變量步長(zhǎng)為0.05，則公式曲線(xiàn)段的加工程序宏指令編程(無(wú)X軸偏心)模板如下:

#1=常數(shù) (定義自變量Z的半軸長(zhǎng))

WHILE [ #1 GE Z2](加工控制到Z向終點(diǎn)值)

#2=f(#1) (建立自變量與因變量函數(shù)關(guān)系式)

#3=#1+△Z(計(jì)算曲線(xiàn)上點(diǎn)在加工坐標(biāo)系的Z坐標(biāo))

G01 X[2*#2] Z[#3]F (曲線(xiàn)加工)

#1=#1-0.05 (自變量減小一個(gè)步距)

END (加工結(jié)束)

四、非圓曲線(xiàn)宏程序的具體應(yīng)用實(shí)例 (華中系統(tǒng))

實(shí)例:加工如下圖所示的零件，工藝條件:工件材質(zhì)為45#鋼，毛坯為直徑Φ50mm，長(zhǎng)110mm的棒料，編程零點(diǎn)放在工件右端面。(X軸無(wú)偏心距)

程序如下:

%1234 程序起始

G0 X100 Z100T0101 快速定位到換刀點(diǎn)

M03 S800主軸正轉(zhuǎn)

G0 X50 快速定位到對(duì)刀點(diǎn)

Z2 循環(huán)起始點(diǎn)

G71 P10 Q20 U1 R1 X0.5 Z0 F100 內(nèi)外徑循環(huán)語(yǔ)句

N10G0 X0快速定位

G1 Z0 F50 直線(xiàn)插補(bǔ)到工件右端面

#1=60對(duì)橢圓的Z向變量賦值

WHILE #1 GE [0] 變量變化范圍

#2=20*SQRT[60*60-#1*#1]/60 根據(jù)橢圓方程對(duì)X向變量賦值

G1 X[2*#2] Z[#1-60] 橢圓變量插補(bǔ)

#1=#1-0.05 Z以步長(zhǎng)為0.05變化

ENDW宏程序結(jié)束

N20 G1 Z-90 直線(xiàn)插補(bǔ)循環(huán)結(jié)束

G0 X100 退刀X向

Z100退刀Z向

M5 主軸停轉(zhuǎn)

M30 程序結(jié)束

通過(guò)實(shí)例可知宏程序是從工件外不斷逼近直至最后加工成型，解決了非圓曲線(xiàn)不能用子程序的相對(duì)編程方式的矛盾，因此加工非圓曲線(xiàn)的工件靈活使用宏程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工方便快捷之目的。