宏程序在非圓曲線內(nèi)輪廓加工中的應(yīng)用

劉帥（北京城市學(xué)院，北京　101300）

宏程序在非圓曲線內(nèi)輪廓加工中的應(yīng)用

劉帥
（北京城市學(xué)院，北京101300）

提出了非圓曲線內(nèi)輪廓加工宏程序編程方法，以非圓曲線內(nèi)輪廓橢圓為例，分析了內(nèi)輪廓橢圓宏程序編制流程和刀具軌跡，應(yīng)用宏程序的循環(huán)語(yǔ)句編制了內(nèi)輪廓橢圓宏程序，為解決數(shù)控車削非圓曲線內(nèi)輪廓加工技術(shù)難的問(wèn)題提供了參考依據(jù)。

宏程序；內(nèi)輪廓橢圓；數(shù)控車削

0　引言

所謂的 “數(shù)控編制”是指由分析零件圖樣到程序檢驗(yàn)、加工樣件的全部過(guò)程。數(shù)控機(jī)床程序編制的方法有兩種，即手工編程和自動(dòng)編程。在數(shù)控車削加工中，不具備非圓曲線類的零件，可運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)具有的直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算在CAD/CAM軟件中自動(dòng)生成程序完成零件的加工。而對(duì)于像橢圓、拋物線等非圓曲線類的零件，則數(shù)控系統(tǒng)提供的直線和圓弧插補(bǔ)功能無(wú)法滿足加工需求。雖然CAD/CAM軟件自動(dòng)生成程序可完成此類零件的加工，但因其生成的程序冗長(zhǎng)、精度難以控制、程序修改困難等缺點(diǎn)，不能很好的解決非圓曲線類零件的加工。

針對(duì)非圓曲線類零件加工存在的技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)分析宏程序編程格式和編程特點(diǎn)，以非圓曲線內(nèi)輪廓橢圓為例，分析了非圓曲線內(nèi)輪廓回轉(zhuǎn)體類零件的編程特點(diǎn)，應(yīng)用宏程序的循環(huán)語(yǔ)句編制了內(nèi)輪廓橢圓加工的宏程序。為研究宏程序在非圓曲線內(nèi)輪廓零件中的應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

1　宏程序

宏程序是帶自變量的手工編程的精髓，用戶可以使用自變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)的混合運(yùn)算［1］?？梢允褂煤瓿绦蛱峁┑奶D(zhuǎn)語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句和子程序調(diào)用語(yǔ)句等功能解決非圓曲線類零件的加工。比CAD/ CAM軟件自動(dòng)生成的程序更加快捷、迅速，充分彌補(bǔ)自動(dòng)編程的不足等特點(diǎn)。FANUC數(shù)控系統(tǒng)采用宏程序分為A類用戶宏程序和B類用戶宏程序兩種。A類宏程序以G65Pxx Lxx的格式輸入，而B(niǎo)類宏程序則是以直接的公式和語(yǔ)言輸入，在FANUC OI系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛［2］。

本文以FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)采用B類用戶宏程序?yàn)槔?，進(jìn)一步說(shuō)明宏程序在內(nèi)輪廓非圓曲線中的應(yīng)用。宏程序具有以下三個(gè)特點(diǎn)：①可以在用戶宏主體中使用變量；②可以進(jìn)行變量之間的運(yùn)算；③可以用戶宏命令對(duì)變量進(jìn)行賦值［3］。宏程序中變量的定義是在符號(hào)#后指定一個(gè)數(shù)字或一個(gè)表達(dá)式來(lái)定義。宏程序共分空變量（#0）；局部變量（#1～#33）；公共變量（#100～#199），（#500～#999），系統(tǒng)變量（#1000～）四種類型。利用變量可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

宏程序語(yǔ)句包含算術(shù)或邏輯運(yùn)算、控制語(yǔ)句（如GO-TO、DO、END）、宏程序調(diào)用指令 （如用G65、M98代碼調(diào)用宏程序）的程序段。在一般的加工程序中，程序按程序段在存儲(chǔ)器內(nèi)的先后順序依次執(zhí)行，使用轉(zhuǎn)移或循環(huán)語(yǔ)句可以改變、控制程序的執(zhí)行順序。下面分別介紹宏程序的三種轉(zhuǎn)移和循環(huán)語(yǔ)句以及子程序調(diào)用指令。

1.1WHILE循環(huán)語(yǔ)句作用：當(dāng)指定的條件滿足時(shí)，執(zhí)行WHILE從DO 到END之間的程序。否則，轉(zhuǎn)到END后的程序段。其中，m為標(biāo)號(hào)，標(biāo)明嵌套的層次，即WHILE語(yǔ)句最多可嵌套三層。

上述條件表達(dá)式中必須包括運(yùn)算符且用括號(hào) “［］”封閉。運(yùn)算符由兩個(gè)字母組成，插在兩個(gè)變量中間或變量和常數(shù)中間，用于兩個(gè)值的比較，以決定他們是相等還是一個(gè)值小于或大于另一個(gè)值。常見(jiàn)的運(yùn)算符見(jiàn)表1。

表1　運(yùn)算符Tab.1 Operator

1.2子程序調(diào)用指令

在大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中，子程序和主程序并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。子程序和主程序在程序號(hào)及程序內(nèi)容方面基本相同，僅結(jié)束標(biāo)記不同。主程序用M02或M30表示結(jié)束，而子程序在FANUC系統(tǒng)中則用M99表示子程序結(jié)束，并自動(dòng)返回主程序功能。子程序在FANUC 0系列的系統(tǒng)中，子程序的調(diào)用可通過(guò)輔助功能指令進(jìn)行，同時(shí)在調(diào)用格式中將子程序的程序號(hào)地址改為P，其常用的子程序調(diào)用格式如下：

M98 P××××L××××；

地址符P后面的4位數(shù)字為子程序號(hào)，地址L后面的數(shù)字表示重復(fù)調(diào)用的次數(shù)，子程序號(hào)及調(diào)用次數(shù)前的0可省略不寫(xiě)。如果僅調(diào)用一次則地址L及其后的數(shù)字可省略不寫(xiě)。

2　宏程序編制

下面以內(nèi)輪廓橢圓工件為例，分析其宏程序的編制方法。采用的數(shù)控車床為FANUC 0i TC數(shù)控系統(tǒng)，工件毛坯為￠50×100，材料為鋁。內(nèi)輪廓橢圓長(zhǎng)半軸40 mm、短半軸10 mm，建立如圖1所示的工件坐標(biāo)系。

2.1工件內(nèi)輪廓編程

如圖1所示，工件的右端面與軸線的交點(diǎn)設(shè)計(jì)為工件原點(diǎn)，其編程坐標(biāo)系X軸、Z軸方向如圖1所示。該零件加工遵循從右至左、由近至遠(yuǎn)的加工原則。先用￠16mm的鉆頭手動(dòng)進(jìn)給完成鉆削，再用￠12mm的內(nèi)孔車刀編制G71和

G70循環(huán)指令粗精加工￠20的內(nèi)孔，最后編制宏程序完成內(nèi)輪廓橢圓的加工。

零件進(jìn)行手動(dòng)鉆孔后，為保證精度，先進(jìn)行內(nèi)孔車削，確定其加工主程序。并確定內(nèi)輪廓橢圓加工時(shí)鏜刀的起刀點(diǎn)，在主程序嵌入內(nèi)輪廓橢圓宏程序的調(diào)用指令M98。其主程序如表2所示。

圖1　內(nèi)輪廓橢圓零件全剖視圖Fig.1 The full profile view of the inner contour ellipse parts

表2　零件主程序Tab.2 Part main program

2.2工件內(nèi)輪廓橢圓宏程序設(shè)計(jì)

圖2　內(nèi)輪廓橢圓宏程序直線逼近路徑Fig.2 The path of the linear approximation of the macro program in the inner contour

2.3內(nèi)輪廓橢圓孔宏程序編制

經(jīng)上述工藝和宏程序設(shè)計(jì)思路，編制出宏程序流程如圖3所示。依據(jù)內(nèi)輪廓橢圓所設(shè)計(jì)的刀具軌跡以及宏程序流程圖，編制其宏程序如表3所示。

圖3　內(nèi)輪廓橢圓宏程序流程圖Fig.3 Inner outline elliptic macro program flow chart

以上內(nèi)輪廓橢圓宏程序在FANUC 0i TC數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行良好，并完成了該工件的加工，其實(shí)物如圖4所示。

3　結(jié)論

利用宏程序的循環(huán)語(yǔ)句編制了內(nèi)輪廓橢圓零件的宏程序，該宏程序在FANUC 0i TC系統(tǒng)上運(yùn)行良好，很好地解決了數(shù)控車床上加工非圓曲線內(nèi)輪廓工件的技術(shù)難題，拓展了宏程序在數(shù)控車削非圓曲線類零件的應(yīng)用范圍。

表3　內(nèi)輪廓橢圓宏程序Tab.3 Internal contour ellipse macro program

圖4　內(nèi)輪廓橢圓工件加工實(shí)物圖Fig.4 Machining of inner contour ellipse workpiece

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Application of Macro Program Instructions in the Non-circular Curve Inside Profile Machining

LIU Shuai
（Beijing City University，Beijing 101300，China）

The method of how to procese the internal non-circular curve profile by macro program was put forward.Take the inner outline of ellipse as an example，through analysed the process by the macro-program of the inner outline of ellipse，using loops of macro-program，it programs the CNC processing program for internal Surface of elliptic，and provides evidence to solve the difficult problem how to machine non-circle curve contour in the CNC turning machining.

macro program；hole of ellipse；CNC turning

TG659

Adoi：10.3969/j.issn.1002-6673.2015.05.046

1002-6673（2015）05-124-03

2015-06-11

劉帥，教師，學(xué)士學(xué)位。研究方向：數(shù)控加工技術(shù)。