子程序在數(shù)控仿形車削中的應用

許光彬

（阜陽職業(yè)技術(shù)學院 工程科技學院，安徽 阜陽 236016）

數(shù)控車削子程序編程應用時有兩種基本情況：首先，零件上有若干處相同的輪廓形狀，在程序編寫過程中，為簡化程序，常把這些在程序執(zhí)行時重復使用的程序段寫成獨立的一個程序（子程序），在適當?shù)臅r候利用主程序直接調(diào)用該子程序；其次，當加工中具有相同（相似）的仿形加工路線軌跡時，被加工零件的切削深度較大，工藝上不能一次進給切削加工，需要刀具在某一區(qū)域內(nèi)分層切削或分行反復來回走刀。走刀軌跡總是相似或者出現(xiàn)某一特定的形狀，可以把相似的軌跡獨立編寫為子程序。本文重點介紹子程序的基本格式及其在仿形加工編程的應用方法與技巧。

1 子程序的格式

1.1 子程序的編程格式

子程序編程的格式與主程序基本相似。子程序名是O地址加四位數(shù)字，其范圍是O0001-O9999。子程序與主程序是相對獨立的，獨立命名、獨立保存。子程序的結(jié)尾用M99結(jié)束程序的調(diào)用，并返回上一層子程序或者主程序。子程序通常在相似軌跡方向要以增量方式編程。

O××××； （子程序號）

︰

M99; （程序結(jié)束）

1.2 子程序的調(diào)用格式

子程序是由主程序或上層子程序調(diào)用并執(zhí)行的。FANUC-0i系統(tǒng)子程序調(diào)用指令：M98 P××× ××××

其中 M98—調(diào)用子程序指令字；

P后接7位數(shù)字，前面的三位數(shù)是子程序重復調(diào)用的次數(shù)，最多999次，若調(diào)用1次，可省略，后面四位數(shù)為子程序名（0001-9999）。

2 子程序編程方法[1]

本文以手柄零件例重點討論加工中具有相同（相似）的加工路線軌跡的零件仿形加工。介紹FANUC-0i數(shù)控車削子程序的編程應用方法與技巧。如圖1所示手柄零件的加工，已知毛坯φ22，材料為Q235鋼，采用子程序編程。各特殊基點坐標：B(4.615，-1.083)，C(13.99，-30.209)，D(20，-56.613)。

2.1 確定最大切削余量Xmax（半徑值）

最大切削余量可用毛坯直徑減去零件最小直徑尺寸的一半。即：Xmax=（D0—Dmin）。手柄零件毛坯直徑是φ22mm，零件最小直徑尺寸在輪廓起點A點，直徑為φ0，所以最大切削余量是Xmax=（D0—Dmin）/2=(22-0/)2=11mm。

2.2 確定每層切深αp（半徑值）

本例工件伸出長度較長，工件直徑較小，工件容易變形。因此，背吃刀量αp可以適當選擇較小值。材料本身是Q235鋼，塑性較好、硬度低，可以通過《金屬切削加工手冊》查表并結(jié)合實際加工經(jīng)驗選擇。綜合考慮取αp=2mm。

2.3 確定循環(huán)次數(shù)N

N=Xmax/αp=11/2=5.5次，因為循環(huán)次數(shù)必須為整數(shù)，所以取5次或者6次都行，只不過影響第一刀切削深度。為了保障第一刀的切深不要太厚，故本例的循環(huán)次數(shù)選擇6次。

2.4 確定程序循環(huán)起點XCS ,ZCS

XCS= X0+2αp×N；

X0：輪廓起點的X坐標；

αp：每層切削深度（半徑值）；

N：為調(diào)用子程序次數(shù)。

X向切深進刀方向與X軸平行，為了保證進刀安全，可以將輪廓起點Z0的坐標向右偏移一個安全距離（2mm?4mm）即可得到循環(huán)起點坐標ZCS。本例中，輪廓編程起點為A點，坐標A (0，0)，因此X0=0，Z0=0，αp=2，N=6，則XCS=0+4×6=20，ZCS=4，所以循環(huán)起點定為XCS=24 ，ZCS=4。循環(huán)起點的XCS值如果與理論計算值不符合，直接影響第一刀的切深。

分層切削刀路設計要求正確，否則可能過切、少切而沒有達到圖紙尺寸要求；另外這種方法雖然編程方便，減少了計算的麻煩，但可能會走一些空刀，降低加工效率。加工路線如圖2所示。

2.5 加工程序

?

3 子程序的編程原則與技巧

通過上述例子我們可以計算得到[2]：

ΣU=4.615+9.374+（-3.99）+20-34=-4（直徑量，2倍的吃刀深度αp）

ΣW=-1.083+（-29.126）+（-26.404）+（-15）+75.613=0

因此得到以下結(jié)論：

（1）子程序中所有增量U坐標值(帶正負號)的代數(shù)和滿足ΣU=-2αp＜0；

（2）子程序中若全部采用增量編程，所有增量W坐標值(帶正負號)的代數(shù)和滿足ΣW =0。

其中“αp”是每層的切削深度，其大小可根據(jù)

實際機床、刀具、工件材料等切削條件在編程中合理修改。結(jié)果是執(zhí)行子程序一次循環(huán)結(jié)束后，刀具停在比上一循環(huán)起點的X負方向前進一個切削深度αp的位置。

若ΣU=0，說明子程序循環(huán)一次后沿著X負方向的進刀量是0，刀具停留在第一次的循環(huán)起點，刀具不會在X方向繼續(xù)切削零件；如果ΣU＞0，則子程序每循環(huán)一次刀具在X方向向外退刀，越來越遠離工件。如果ΣW＞0，子程序每循環(huán)一次后刀具會向右偏移；如果ΣW＜0，子程序每循環(huán)一次后刀具會向左偏移，沒有回到Z向起點，這些都是不正確的，這也是驗證子程序編程正確與否的有效方法。

我們在應用子程序編制仿形車削加工程序中，首先分析零件圖，弄清楚循環(huán)走刀軌跡是軸向還是徑向偏移；其次，子程序編程設計的相關(guān)計算問題，如循環(huán)起點、循環(huán)次數(shù)和每次進刀量的計算；最后，編制子程序。數(shù)控車削仿形加工應用子程序編程，程序簡化、易修改，通用性強的優(yōu)點，大大提高編程質(zhì)量和加工效率。但是子程序仿形車削加工零件也有個問題：粗精加工的切削參數(shù)相同，特別是精加工余量太大，不利于金屬切削參數(shù)的優(yōu)化，不利于保證零件的加工精度和表面粗糙度。讀者可以通過數(shù)學計算或邏輯運算嵌套宏程序，以不斷變化的變量切削參數(shù)編程可以解決上述問題。

[1]耿國卿.數(shù)控車削編程與加工[M].北京:清華大學出版社，2011:101-105.

[2]劉鳳玲.子程序調(diào)用在數(shù)控編程中的應用[J].寶雞文理學院學報，2008(1):66-68.