宏指令在數(shù)控編程加工中的應(yīng)用

　　摘 要： 本文根據(jù)宏指令和CAD/CAMD 在數(shù)控編程加工中的應(yīng)用分析，分析其各自的特點(diǎn)；并通過典型零件的宏指令編程實(shí)例，說明利用宏指令編程對程序往往能起到化難為易、化繁為簡的作用，使程序具有通用性、靈活性。恰當(dāng)?shù)厥褂煤曜兞?，可用同一程序完成一個系列零件的加工，大大提高編程效率。
　　關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 數(shù)控編程加工 宏指令 CAD/CAM
　　數(shù)控編程作為數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，其程序的編制效率和質(zhì)量在很大程度上決定了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率，尤其是隨著數(shù)控加工不斷朝高速、精密方向發(fā)展，提高數(shù)控程序的編制質(zhì)量和效率，對提高制造企業(yè)的競爭力有著重要的意義。隨著CAD/CAM軟件的不斷普及，數(shù)控編程的模式逐漸由自動編程取代了手工編程。但CAM軟件和手工編程有著各自的特長，且現(xiàn)有的CAM軟件不能滿足所有數(shù)控系統(tǒng)的特殊功能。如何充分結(jié)合兩種編程模式，合理有效地利用數(shù)控機(jī)床的各種功能，編制精簡合理的小容量數(shù)控程序，有著非常重要的意義。
　　一、CAD/CAM和用戶宏程序在編程加工中的性能對比
　　當(dāng)今CAD/CAM軟件越來越具有智能化，非常適用于各種復(fù)雜曲線零件編程和加工，但并不意味著CAD/CAM編程能絕對取代用戶宏程序。相反，在實(shí)際應(yīng)用中用戶宏程序相對于CAD/CAM軟件有其適用范圍和特點(diǎn)，具體如下。
　　首先，用戶宏程序是程序編制的高級形式，素質(zhì)較高的編程人員在宏程序里應(yīng)用大量的編程技巧，使程序簡潔易懂，并具有較好易讀性和修改性。而采用CAD/CAM編程，必須先幾何建模，后設(shè)定各種加工參數(shù)，然后計(jì)算刀具軌跡，再經(jīng)后處理生成程序。這個過程非常耗時，且生成的程序十分繁瑣，內(nèi)容較多，可讀性和修改性較差。對于中等難度的零件，使用宏程序編程要比CAD/CAM方便得多。
　　其次，一般的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部存貯空間不超過256K，而采用CAD/CAM生成的程序比較繁瑣，基本上都超過額定存貯空間，因而只能通過DNC方式加工，即通過數(shù)控機(jī)床配備的通信接口在線加工?，F(xiàn)在的機(jī)床常備的是RS-232串行接口，其最大的傳輸波特率為19200bit/s，當(dāng)計(jì)算精度、計(jì)算速度F值較大時，程序的傳輸速度就跟不上機(jī)床的節(jié)拍，出現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動有明顯的繼續(xù)的現(xiàn)象，采用其他方法也不會太大的改觀。由于宏程序一般都短小精悍，存儲空間一般為3K以下，完全可以存儲在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部。在計(jì)算的速度較快，使用宏程序不會出現(xiàn)加工中斷續(xù)的現(xiàn)象。
　　最后，CAD/CAM軟件生成的程序具有一定的誤差，使得對零件加工精度具有很大的影響。誤差來源于很多方面，從用戶使用的層面上說，使用CAD/CAM軟件來生成刀路及程序是非常容易的事，但是剖析CAD/CAM軟件計(jì)算刀路的原理，就知道它存在一定的弊端。在CAD/CAM軟件中，無論構(gòu)造規(guī)則或不規(guī)則的曲面都有一個數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程，也必然存在著計(jì)算的誤差和處理，而在對其生成三維加工刀路時，軟件是根據(jù)你選擇的加工方式、設(shè)定的加工參數(shù)，并結(jié)合所設(shè)定的加工誤差（或稱為曲面的計(jì)算精度），使刀具與加工表面接觸點(diǎn)（相交點(diǎn)或相切點(diǎn)）逐點(diǎn)移動完成加工，從本質(zhì)上看，其實(shí)就是在允許的誤差值范圍內(nèi)沿每條路徑用直線去逼近曲面的過程。例如手工編程中用G02或G03表示圓弧，CAD/CAM生成的程序使用n邊形去逼近一個圓。CAD/CAM軟件生成的程序除了受NC刀具軌跡的計(jì)算精度影響，還受多方面因素的影響，例如受CAD建模時的計(jì)算精度的影響、不同軟件之間CAD圖檔的轉(zhuǎn)換精度的影響和后處理環(huán)節(jié)的影響等。
　　二、用戶宏程序在數(shù)控編程加工中的優(yōu)點(diǎn)
　　宏功能是數(shù)控編程技術(shù)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是提高數(shù)控加工性能的一種特殊功能。宏功能的主體是宏程序，由一系列指令組成，宏程序用一個總指令作代號，也稱宏指令。其特點(diǎn)是可以對變量得對變量進(jìn)行運(yùn)算，用變量執(zhí)行相應(yīng)操作，使程序應(yīng)用更加靈活、方便。
　　1.宏程序中的變量有局部變量、公共變量、系統(tǒng)變量三種，可滿足不同的賦值需求。在宏程中，用事先指定的事變量代替地址符后面直接給出的數(shù)值，在調(diào)用宏程序或該宏程序本身執(zhí)行時，給出計(jì)算好的變量值，這種使宏程序有廣泛的通用性。更改也非常簡單，若程序中某數(shù)據(jù)要更改，只需將相應(yīng)變量重新賦值即可。
　　2.在宏程序中已賦值的變量，在后續(xù)程序中可被重新賦值，原先的內(nèi)容被新內(nèi)容代替，利用數(shù)控系紡對變量值進(jìn)行計(jì)算和變量可以理新賦值的特性，使得在進(jìn)行復(fù)雜非圓輪廓的曲線加工中，而不必人工逐點(diǎn)計(jì)算，從而用很短的直線或圓弧線段逼近理想輪廓曲線，滿足零件加工精度。
　　3.宏程序中的算術(shù)和邏輯計(jì)算功能，如：反正運(yùn)算、指數(shù)函數(shù)運(yùn)算、異或運(yùn)算等，滿足了用戶不同的計(jì)算要求，減少了編程的繁瑣計(jì)算，使編程更佳快捷、方便。
　　4.宏程序所具有的轉(zhuǎn)移和循環(huán)功能，包括GOTO、IF、WHILE語句，可方便地實(shí)現(xiàn)語句的無條件、有條件跳轉(zhuǎn)和重復(fù)多次循環(huán)減少了編程語句的數(shù)量，滿足了用戶對不同情況的編程要求。
　　三、宏指令編程實(shí)例
　　實(shí)例一：宏指令在殼體類零件數(shù)控加工編程中的應(yīng)用
　　在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常常生產(chǎn)不同型號的同類產(chǎn)品，每一型號的產(chǎn)品都有不同的規(guī)格，這些規(guī)格不同而型號相同的產(chǎn)品一般結(jié)構(gòu)和形狀相似，僅尺寸大小不同。所以其殼體零件也是結(jié)構(gòu)和形狀相似，只是尺寸或數(shù)量不同。而基本上所有產(chǎn)品的殼體零件，其加工內(nèi)容無非是軸孔鏜削加工、斷面銑削加工、連接孔鉆削加工，如果對每個規(guī)格殼體的零件都去編程，很費(fèi)時，易出差錯，且占用內(nèi)存空間大。為了提高程序的通用性，可以將同類形狀的表面加工采用宏指令編程，加工時給宏程序中的變量賦值就可調(diào)用宏程序，大大簡化加工程序。例如閥門產(chǎn)品型號很多，然而同一型號的閥門其結(jié)構(gòu)及外形卻非常相似，閥體結(jié)構(gòu)基本一樣，僅是尺寸大小即規(guī)格不同。
　　如圖1所示是D343X-10D蝶閥閥體，加工中心加工，采用0I系統(tǒng)。
　　（1）變量設(shè)定：
　　#1——第一刀的起始角A，主程序中用對應(yīng)文字變量A賦值;
　　#3——孔加工循環(huán)中R平面值C，主程序中用對應(yīng)文字C賦值;
　　#9——孔加工的進(jìn)給量F，主程序中用對應(yīng)文字F賦值;
　　#11——要加工孔的孔數(shù)H，主程序中用對應(yīng)文字H賦值；
　　#18——加工也所處的圓環(huán)半徑R，主程序中用對應(yīng)文字R賦值；
　　#26——孔深坐標(biāo)值Z，主程序中用對應(yīng)文字Z賦值；
　　#30——當(dāng)前加工刀的序號i；
　　#31——當(dāng)前加工第i孔的角度；
　　#101——當(dāng)前加工刀的X坐標(biāo)值；
　　#102——當(dāng)前加工刀的Y坐標(biāo)值；
　?。?）程序和說明：
　　閥門規(guī)格為400mm，則d1=