宏程序在數(shù)控銑削加工中的應(yīng)用

謝 鑫 侯廣飛/吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

宏程序在數(shù)控銑削加工中的應(yīng)用

謝 鑫 侯廣飛/吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

宏程序最大特點(diǎn)就是將有規(guī)律的形狀或尺寸用最短的程序段表示出來，使程序編制簡(jiǎn)單化，程序容量小且通用性強(qiáng)，具有易讀性、易修改性、邏輯嚴(yán)密。掌握宏程序的編程特點(diǎn)，能夠很好地解決實(shí)際加工中大平面、球面、倒角、銑螺紋等有規(guī)則幾何形狀的工件加工，而且機(jī)床在執(zhí)行宏程序時(shí)，較執(zhí)行CAD/CAM軟件生成的程序更加快捷，反應(yīng)更迅速，具有靈活性、通用性、智能性。它還可以解決CAD/CAM也不一定能解決的問題。

宏程序；變量；CAXA

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的普及和技術(shù)推廣，使數(shù)控加工在機(jī)械制造業(yè)中越來越重要，人們對(duì)數(shù)控技術(shù)的認(rèn)識(shí)也在不斷提高。數(shù)控程序的編制效率在很大程度上決定了零件的加工精度和加工效率，是數(shù)控加工的重要組成部分。由于各種數(shù)控編程軟件層出不窮，比較簡(jiǎn)單的零件企業(yè)也都在使用CAD/CAM軟件編程，自動(dòng)編程軟件中需要畫圖、設(shè)定參數(shù)、輸出程序、程序驗(yàn)證等過程，因此CAD/CAM軟件比較適合復(fù)雜零件編程，對(duì)于簡(jiǎn)單的零件不會(huì)提高生產(chǎn)效率，此情況下最大亮點(diǎn)是使用手工編程。但生產(chǎn)中往往忽略了手工編程，特別是宏程序編程，原因就是大家對(duì)宏程序不了解。手工編程是基礎(chǔ)，宏程序編程是手工編程的高級(jí)形式，在實(shí)際加工中自由度大，能按照編程者的意愿控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，便于進(jìn)行程序流程控制，程序可控性、可調(diào)性好，程序非常短；自動(dòng)編程固然在某些方面比較方便，但仍不能取代手工編程。究其原因，是因?yàn)樽詣?dòng)編程(利用CAM類軟件進(jìn)行編程)，雖然適合進(jìn)行復(fù)雜形狀的編程，但不能按編程人員的意愿加工走刀，空行程多，程序量較大(通常是手工編程的1 000—10000倍)，可調(diào)性差。

二、解決球面表面粗糙度的問題

1、宏程序特點(diǎn)

宏程序是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)必不可少的部分，宏程序最大特點(diǎn)就是將有規(guī)律的形狀或尺寸用最短的程序段表示出來，具有極好易讀和易修改性，編寫的程序非常簡(jiǎn)潔，邏輯嚴(yán)密，通用性極強(qiáng)，CAD／CAM軟件能完成的任務(wù)，宏程序基本也能完成。而用宏程序編程具有的程序短小精練、加工效率高、具有靈活性、通用性、智能性等諸多優(yōu)點(diǎn)，是CAD／CAM軟件生成程序不具備的?？梢哉f宏程序的作用與CAD／CAM軟件的作用是并駕齊驅(qū)的，且又能克服其缺點(diǎn)。它還可以解決CAD/CAM也不一定能解決的問題。

2、零件圖解析

圖1中的球面是模具中常見的零件特征之一，可以采用自動(dòng)編程或宏程序編程。無論哪一種編程方式，加工球面時(shí)都常采用分層加工，即每一層的走刀軌跡為一個(gè)整圓，編制的程序，不僅影響加工精度，而且還影響加工效率。在半球面加工中，通常使用三種方法來確定宏程序的參數(shù)變量：第一種是以X軸為自變量（如圖3），即確定一個(gè)起始圓的半徑，完成一層后縮小半徑值進(jìn)行下一層的切削；第二種是以Z軸為自變量（如圖4），即確定切削深度，完成一層后抬起一段高度進(jìn)行下一層的切削；第三種方法是以角度為自變量，根據(jù)角度能夠得出圓的直徑和每一層的高度。然而無論采用哪種方法都存在著加工誤差的不均勻性，設(shè)置的步長(zhǎng)值與角度值并不能保證每一切削層的殘余高度值一致。設(shè)置的步長(zhǎng)值或角度值過大，則殘余高度很大；而如果設(shè)置的步長(zhǎng)值或角度值過小，則會(huì)導(dǎo)致加工路徑變長(zhǎng)，程序量大，占有的存儲(chǔ)的空間就大加工效率降低。使用CAD／CAM軟件可以編制出受最大殘余高度值控制的數(shù)控程序，生成的刀軌為一個(gè)環(huán)切的刀軌，但其程序的數(shù)據(jù)量極大，并且對(duì)于每個(gè)新零件都需要單獨(dú)編程。相比之下，宏程序具有編程快捷、簡(jiǎn)潔、通用和工藝優(yōu)化的特點(diǎn)。文中通過分析CAXA自動(dòng)編程的軌跡，常規(guī)的宏程序軌跡的缺點(diǎn)，提出整改措施，即控制半球的分割點(diǎn)，在45°分割點(diǎn)兩側(cè)采用不同的自變量，以提高工件表面質(zhì)量。

圖2 CAXA自動(dòng)編程仿真

圖3 X軸為自變量

圖4 Z軸為自變量

3、解決方案

通過上述分析得出結(jié)論，在加工含有球面、橢圓、拋物線等型面工件時(shí)，應(yīng)注意分割點(diǎn)的控制。如圖5所示，利用宏程序在45°分割點(diǎn)兩側(cè)采用不同的自變量，以提高工件表面質(zhì)量。

圖5 45°分割點(diǎn)控

4、程序

（1）以X、Z軸為變量，45°分割點(diǎn)的程序：

O0001

G90 G00 G54 G40 X0 Y0

Z100 M03 S1000計(jì)數(shù)器，X軸起始

#1=0

#3=SQRT[2]/2★40分割點(diǎn)

WHILE [#1 GE #3] DO1判別條件

#2=SQRT[[40★40]-[#1★#1]]Z軸

位置

G00 X[-#1] Y0

G01 Z[#2] F120

G02 I[#1] J0

#1=#1+0.5

END1

WHILE [#3GE0] DO2

#4=SQRT[[40★40]-[#3★#3]] X軸位置

G00 X[-#4] Y0

G01 Z[#3] F120

G02 I[#4] J0

#3=#3-0.5

END2

G00 Z100

M30

（2）以角度為變量的程序：

O0003

G90 G00 G54 G40 X0 Y0

M03 S1000

G01Z40F120

#1=0X賦值

#2=SQRT[[40★40]-[#1★#1]]Z軸

變量

#3=SQRT[2]/2★40

#5=0.5

WHILE[#5LE360] DO1

G68 X0 Y0 R[#5]

M98 P010001

G69 X0 Y0

#5=#5+0.5

END1

G00Z100

M30

子程序：

O0001

#3=SQRT[2]/2★40

#2=SQRT[[40★40]-[#1★#1]]

WHILE[#1LE#3] DO1

G01 X[#1] Z[#2] F120

#1=#1+0.5

#2=SQRT[[40★40]-[#1★#1]]

END1

#1=0

#3=SQRT[2]/2★40

WHILE [#3 GE 0] DO1

#4=SQRT[[40★40]-[#3★#3]]

G01X[#4] Z[#3]

#1=#1-0.5

END1

M99

三、結(jié)論

對(duì)于加工不復(fù)雜的大平面、球面、橢圓、拋物線、雙曲線、倒角、斜面等工件時(shí)，可以采用宏程序來完成。宏程序在形狀相似的零件中應(yīng)用較方便，即只需改變賦值中的數(shù)據(jù)即可完成零件加工。當(dāng)?shù)毒吣p后也可以用宏程序來補(bǔ)償完成加工。宏程序不但可以使用變量及進(jìn)行變量間的運(yùn)算、在變量中設(shè)定實(shí)際值，宏程序還提供了循環(huán)語句、分支語句和子程序調(diào)用語句，有利于編制各種零件加工程序，避免編程時(shí)進(jìn)行繁瑣的數(shù)值計(jì)算，精簡(jiǎn)了程序量，而且可讀性強(qiáng)，易于檢查，提高加工效率。數(shù)控宏程序設(shè)計(jì)作為一種非常方便實(shí)用的編程方法應(yīng)給予足夠的重視并加以推廣。

[1]高級(jí)/李蓓華主編.數(shù)控機(jī)床操作工[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2004職業(yè)技術(shù)·職業(yè)資格培訓(xùn)教材.

[2]金福吉主編.數(shù)控大賽試題·答案·點(diǎn)評(píng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.5.

[3]袁鋒主編.全國(guó)數(shù)控大賽試題精選.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.7.

[4]李峰主編.數(shù)控宏程序?qū)嵗坛?化學(xué)工業(yè)出版社，2010.4.

[5]陳海舟主編.數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用實(shí)例(第2版).機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1.

[6]胡仁喜，萬金環(huán)主編.CAXA制造工程師2013機(jī)械設(shè)計(jì)與加工標(biāo)準(zhǔn)實(shí)訓(xùn)教程.印刷工業(yè)出版社，2012.10.

謝 鑫，女，吉林省遼源市人，本科，助理講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造，現(xiàn)為吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師。

侯廣飛，男，內(nèi)蒙古通遼人，助理講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造。