基于宏程序的數(shù)控車床編程方法探討

張秀蓮

摘 要：在數(shù)控車床中，如何進(jìn)行飛圓曲線零件的加工一直是數(shù)控車床編程中的一個很大的難題，本文通過一個具有代表性的零件的實際宏程序編程作為例子，對宏程序的具體加工方法展開了分析，從而將手工編程中借助宏程序的應(yīng)用來對一些復(fù)雜零件進(jìn)行數(shù)控加工的編程技巧進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞；宏程序；數(shù)控車床編程方法；探討

1 宏程序在數(shù)控車床編程中的應(yīng)用特點

宏指令編程在類別上隸屬于手工編程之內(nèi)，但是如果數(shù)控機(jī)床將常用指令給出，通過宏指令編程不能將輪廓中各個節(jié)點的實際詳細(xì)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)計算出，也就無法完成加工，而是需要將算法以及數(shù)學(xué)公式給出，借助CNC來對多個節(jié)點坐標(biāo)展開實時的計算，因此宏指令編程在對比較直觀并且簡單的零件輪廓展開加工時并不存在優(yōu)勢。而如果零件的結(jié)構(gòu)不能按照一些常規(guī)的插補(bǔ)指令來實現(xiàn)編程的完成，這就需要編程宏程序的應(yīng)用，將對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的任務(wù)交給數(shù)控系統(tǒng)來執(zhí)行。

宏指令編程更像是一種高級語言，和其他的比較常見的數(shù)控系統(tǒng)編程指令存在有明顯的不同，在宏程序中通常情況下會包含有循環(huán)語句，表達(dá)式，運算符，變量等，可以通過變量的使用來完成函數(shù)混合運算以及算數(shù)運算邏輯運算的編程，在宏程序中，一般情況下都會提供子程序調(diào)用以及循環(huán)判斷分支這兩種方法，從而實現(xiàn)對多種復(fù)雜零件的編程加工。至于具體的加工方式，加工方法，加工步驟，切出以及切入方式的設(shè)計依舊遵循手工編程的所有規(guī)則。在對宏程序進(jìn)行編制時，需要以零件的具體結(jié)構(gòu)特點作為出發(fā)點，對零件上每一個不同的加工表面和幾何之間的關(guān)系，從而將各參數(shù)之間的具體數(shù)量關(guān)系推導(dǎo)出來，從而形成比較準(zhǔn)確并且科學(xué)的數(shù)學(xué)模型。下文會以比較復(fù)雜的軸類零件加工為例，講述了在曲線加工中如何對宏程序進(jìn)行應(yīng)用，從而起到良好的效果。

2 零件宏程序的編制

本文主要以拋物線以及橢圓的宏程序為例展開具體的談?wù)?，具體如圖所示。

在該零件中對宏程序加工進(jìn)行利用的有兩個位置，外圓加工以及內(nèi)孔加工，與此同時對這兩點的加工也是齒類零件可以對宏程序進(jìn)行應(yīng)用的一個非常常見的特例。

2.1 加工工藝分析

（1）加工路線，該零件相對比較復(fù)雜，還需要進(jìn)行調(diào)頭加工，常見的方法是相對內(nèi)孔展開加工，然后再對外圓展開加工。

（2）裝夾方式，鋼件一般情況下會裝夾在三爪定心卡盤上。

（3）刀具選擇，一般情況夏將90度的外圓刀放置在T01號的刀位，鏜孔刀需要放置在T02的刀位上。

2.2 程序計算

2.2.1 內(nèi)孔的節(jié)點計算，單位是毫米

得出拋物線的方程

X=-Z2/（-100）

其中X向是因變量，Z向是自變量，在起點的位置坐標(biāo)為Z是0，X是36，也就是直徑的坐標(biāo)值[1]。

2.2.2 外圓的節(jié)點計算

在對外圓的橢圓節(jié)點展開計算時，計算步驟相對比較復(fù)雜，假設(shè)Z向是自變量，則Z的實際取值范圍就會相對比較繁瑣，即計算非常復(fù)雜，而在該圖中，X向的數(shù)值變化相對比較單一，所以最好將X向作為自變量，這樣在計算時相對會比較方便。

根據(jù)提示，橢圓的起點位置的坐標(biāo)值X是58，即直徑的坐標(biāo)值，Z是負(fù)47，根據(jù)橢圓方程計算公式可得，a的半周長是30，b的半軸長是50，可得出公式。

2.3 宏程序的加工編程

2.3.1 內(nèi)孔宏程序編程

#1=0 （定義Z向為自變量）

WHILE[#1]LE[20] （自變量的取值范圍）

#2=-[[#1#1}/100] （建立自變量與因變量的函數(shù)關(guān)系式，由公式1得）

G01 X[2*[#2+18]] Z[-[#1]] （執(zhí)行指令節(jié)點加工）

#1=#1+0.1 （自變量步距增加0.1）

ENDW （循環(huán)結(jié)束）

2.3.2 外圓的宏程序編程

#1=-30 （定義X向為自變量）

WHILE[#1]LE[-15] （自變量的取值范圍）

#2=SQRT[[50*50]*[1-[#1*#1]/[30*30]]]（建立自變量與因變量的函數(shù)關(guān)系式，由公式2得）

G01 X[2*[#1+59] Z[1-[#2+47]]（執(zhí)行指令節(jié)點加工）

#1=#1+0.1 （自變量步距增加0.1）

ENDW （循環(huán)結(jié)束）

2.4 宏程序的加工技巧

（1）選定自變量。在非圓曲線中，不論是Z的坐標(biāo)，還是X的坐標(biāo)都可以當(dāng)做自變量，通常情況下會選擇變化范圍相對比較大的那一個坐標(biāo)當(dāng)做自變量，同時還需要保證宏程序在書寫過程中函數(shù)表達(dá)式的簡便性，在該實例中，就分別進(jìn)行了不同自變量的選取。

（2）對自變量起止點的實際坐標(biāo)值進(jìn)行確定。首先需要明確該坐標(biāo)值的坐標(biāo)系是和非圓曲線的坐標(biāo)系相對立的，在起點位置的坐標(biāo)便是自變量的實際初始值，在終點處的坐標(biāo)便是自變量的實際終止值。

（3）對表達(dá)示進(jìn)行確立。對函數(shù)展開變換，從而將因變量和自變量相對的宏表達(dá)式進(jìn)行確定[2]。

（4）對坐標(biāo)系中原點的關(guān)系進(jìn)行確立。首先需要將公示曲線的自身坐標(biāo)系的原點進(jìn)行確定，然后再將和構(gòu)件坐標(biāo)系原點相對的偏移量進(jìn)行確定。

（5）不進(jìn)行刀補(bǔ)的設(shè)立。在宏程序中不能帶刀補(bǔ)，即使有刀補(bǔ)也是無效的，不發(fā)揮作用。

（6）對增量進(jìn)行確定。需要結(jié)合不同的零件，對自變量的實際增量進(jìn)行合理的選擇，從而使工件的質(zhì)量得以提升。

3 結(jié)語

綜上所述，宏程序編程在數(shù)控手工編制非圓曲線零件程序中扮演著非常重要的作用，只要人們可以了解宏程序的具體編程原理，對規(guī)則的幾何圖形展開數(shù)學(xué)模型的建立，從而實現(xiàn)對各種不規(guī)則構(gòu)件的加工，同時宏程序編程的通用性比較強(qiáng)，操作簡單，實際的工作效率比較高，在數(shù)控加工過程中占據(jù)著不可替代的作用，需要人們增加對宏程序的研究和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]程啟森，張俊.數(shù)控車床非圓曲線宏程序編程優(yōu)化處理[J].煤礦機(jī)械，2014，35（7）：143-144.

[2]戴克芳.宏程序編程在數(shù)控車床中的應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2016，（19）：9.

（作者單位：菏澤技師學(xué)院）