宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應(yīng)用

黃啟紅

（岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程系，岳陽 414000）

宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應(yīng)用

黃啟紅

（岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程系，岳陽 414000）

0 引言

在數(shù)控車削加工中，有時會遇到一些非圓曲線類零件的加工，這類零件若采用軟件自動編程，則生成程序占用內(nèi)存較大、程序修改困難且受設(shè)備和條件的限制，若采用傳統(tǒng)的CNC手工編程，則數(shù)控系統(tǒng)提供的直線插補和圓弧插補功能無法直接滿足用戶的要求。但是，如果利用數(shù)控系統(tǒng)提供的用戶宏程序功能，可以很好的解決這些形狀或尺寸有規(guī)律的非圓曲線類零件的加工。

1 宏程序功能特點

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都為用戶配備了強有力的類似高級語言的宏程序功能，用戶可以使用變量進行算術(shù)運算、邏輯運算和函數(shù)的混合運算。宏程序提供了循環(huán)語句、分支語句和子程序調(diào)用語句等功能，用以編制非圓曲線等各類復(fù)雜零件的加工程序并可精簡程序量，減少甚至免除手工編程時繁瑣的數(shù)值計算。

用戶宏程序是帶變量的手工編程，是手工編程的精髓。其程序具有簡潔精悍，邏輯嚴密；很好的易讀性和易修改性，通用性強，編程效率高；程序內(nèi)存量小，比執(zhí)行CAD/CAM軟件生成的程序更加快捷，反應(yīng)更加迅速，能彌補自動編程的不足等特點。

2 宏程序編程思路與格式

2.1 編程思路

宏程序加工非圓曲線輪廓的基本編程思路是用數(shù)段直線逼近輪廓線。具體而言，就是設(shè)想先將某段非圓弧曲線細分成若干微小線段，然后在每一小段線段上做直線或圓弧插補，來近似表示這一段非圓弧曲線。如果分成的線段足夠小，則這個近似的曲線就能夠較好地滿足加工精度的要求。宏指令編程雖屬手工編程范疇，但它將復(fù)雜的節(jié)點坐標計算工作交由計算機數(shù)控系統(tǒng)來完成，編程者只需給出數(shù)學(xué)公式和算法?？梢?，宏程序不適宜加工簡單直觀的零件輪廓，主要適合于常規(guī)插補指令無法完成的非圓曲線類零件的加工。

2.2 編程格式

不同的數(shù)控系統(tǒng)，宏程序編程格式也略有不同，具體可查閱機床說明書。華中系統(tǒng)數(shù)控車床對于非圓曲線類零件加工常采用循環(huán)語句編制宏程序，其格式為：

WHILE [條件表達式]；

……條件成立

ENDW

當條件式成立時就循環(huán)執(zhí)行WHILE與ENDW之間的程序段，若條件不滿足就執(zhí)行ENDW的下一個程序段。另外，也可采用條件語句編制宏程序，其格式有兩種，這里不作闡述。

3 宏程序應(yīng)用舉例

下面以HNC-21/22T系統(tǒng)數(shù)控車床為例，具體分析如何應(yīng)用宏程序來加工含橢圓及拋物線輪廓零件。

3.1 設(shè)計思路

如圖1所示零件，工件原點設(shè)在工件右端面與軸線的交點處，工件坐標系即編程坐標系的建立是通過對刀來完成的。該零件加工遵循從右至左、從近至遠的加工原則，先用固定循環(huán)指令粗加工拋物線面、錐面、橢圓面及圓柱面后，再對零件進行精加工。用切削循環(huán)指令G71編寫宏程序時，是在精車程序中給變量賦值、進行數(shù)學(xué)運算和執(zhí)行循環(huán)語句的，使得編程更直觀、快捷、簡便且精簡了程序內(nèi)容,大大提高了編程效率。

圖1 含橢圓及拋物線輪廓零件

拋物線和橢圓輪廓用宏程序編寫，采用直線逼近法，即在Z向分段，一般以0.2～0.5mm為宜，本程序以0.4mm為一個步距，并把Z作為自變量，X作為Z的函數(shù)。經(jīng)過方程變換后，拋物線方程為，橢圓方程為，用變量#1和#2分別代替公式中的Z和X；再進行坐標轉(zhuǎn)換，即將非圓曲線上各點的坐標轉(zhuǎn)換到編程坐標系下，用變量#11、#22分別代表非圓曲線上各點在編程坐標系下的Z和X坐標；然后根據(jù)條件完成各點的坐標值走刀。

3.2 切削用量

1號刀為外圓粗車刀，粗加工時主軸轉(zhuǎn)速為600r/min，進給速度為0.2mm/r，吃刀量為1.5mm；2號刀為外圓精車刀，精加工時主軸轉(zhuǎn)速為900r/min，進給速度0.1mm/r，X方向精加工余量為0.5mm，Z方向精加工余量為0.1mm。

3.3 結(jié)構(gòu)流程框圖

對于該例中拋物線和橢圓輪廓加工，宏程序結(jié)構(gòu)流程框圖相同，如圖2所示。

圖2 宏程序結(jié)構(gòu)流程圖

3.4 參考程序（如圖3所示）

圖3 參考程序

4 結(jié)論

宏程序允許使用變量、算術(shù)、邏輯運算及循環(huán)語句、條件轉(zhuǎn)移等方法編制傳統(tǒng)數(shù)控編程無法實現(xiàn)的非圓曲線類數(shù)控車削零件的加工，其變量編程方式增加了應(yīng)用對象的靈活性，能將相同結(jié)構(gòu)編成通用程序，大大提高了編程效率。因此，利用用戶宏程序功能，充分擴展了數(shù)控機床的使用范圍和使用功效，具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1]禹誠.數(shù)控車削項目教程[M].華中科技大學(xué)出版社,2008.

[2]馮志剛.數(shù)控宏程序編程方法、技巧與實例[M].機械工業(yè)出版社,2008.

[3]程啟森.非圓曲線的宏程序編制方法應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代制造工程,2010(3):46-48.

[4]劉美玉.宏程序在非圓曲線輪廓零件加工中的應(yīng)用[J]. 濱州職業(yè)學(xué)院學(xué)報, 2009,(2):35-37.

Application of user macro-program processing non-circular curve parts in cnc turning process

HUANG Qi-hong

文章分析了宏程序功能的突出特點、編程思路及常用編程格式，并以HNC-21/22T系統(tǒng)數(shù)控車床為例，對含拋物線及橢圓輪廓的非圓曲線類數(shù)控車削零件，如何用宏程序來加工的設(shè)計思路、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)流程圖及程序編制等進行了具體分析。在數(shù)控車削加工中，宏程序使用變量、算術(shù)、邏輯運算及循環(huán)語句等方法，能夠編制傳統(tǒng)數(shù)控編程無法實現(xiàn)的非圓曲線類零件的加工，其變量編程方式增加了應(yīng)用對象的靈活性,使宏程序具有通用性,大大增強了數(shù)控機床的使用功能。

宏程序; 非圓曲線; 數(shù)控車削加工

黃啟紅（1978 -），女，湖南湘陰人，講師，工學(xué)學(xué)士，研究方向為數(shù)控加工技術(shù)。

TH161

A

1009-0134(2011)5(上)-0049-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(上).18

2010-12-30