淺談宏程序在數(shù)控車床非圓曲線內(nèi)輪廓加工中的應(yīng)用

齊 康，李少峰

（1.臨沂市農(nóng)業(yè)學(xué)校，山東 臨沂276600；2.聯(lián)合汽車電子有限公司，上海200120）

淺談宏程序在數(shù)控車床非圓曲線內(nèi)輪廓加工中的應(yīng)用

齊 康1，李少峰2

（1.臨沂市農(nóng)業(yè)學(xué)校，山東 臨沂276600；2.聯(lián)合汽車電子有限公司，上海200120）

以FANUC 0i系統(tǒng)為基礎(chǔ)，分析了使用G71指令嵌套宏程序加工非圓曲線拋物線的編制思路和格式，總結(jié)出了宏程序在數(shù)控車床加工非圓內(nèi)輪廓時的編程特點和規(guī)律，為解決數(shù)控車床加工非圓曲線內(nèi)輪廓難題，提供了一種可以借鑒的思路。

宏程序；非圓曲線；數(shù)控編程

數(shù)控車床在加工零件的過程中，由于數(shù)控系統(tǒng)本身尚不具備非圓曲面插補功能，因此，當(dāng)面對橢圓、拋物線等非圓曲面時，數(shù)控機床系統(tǒng)的直線和圓弧插補功能尚不具備直接加工此類零件的能力；宏程序作為一種用變量方式進(jìn)行數(shù)控編程的方式被廣泛應(yīng)用于特殊形狀的加工中，本文基于FANUC系統(tǒng)并通過數(shù)控車削加工中常見的拋物線曲線輪廓，探討非圓曲線內(nèi)輪廓加工手動編程思路和方法。

1 宏程序簡介

宏程序是提高數(shù)控車床性能的一種特殊功能，它可以對變量進(jìn)行運算，使程序應(yīng)用更加靈活方便并且用戶宏程序允許變量算術(shù)和邏輯運算及條件轉(zhuǎn)移，使得編制相同加工操作的程序更加方便、更加容易[1]。宏程序分為A類用戶宏程序和B類用戶宏程序，本文只以B類宏程序為例來說明其在橢圓，拋物線內(nèi)輪廓加工中的應(yīng)用。宏程序的變量用#號后的數(shù)字或者表達(dá)式來定義，例如：#1=1，#2=#1+2即#2=3.宏程序的變量可總結(jié)為兩大類：一類是本級變量#1-#33.這類變量在同一程序級中調(diào)用時含義相同，若在另一程序（如子程序）中使用則不同。第二類是通用變量#100-#144，#500-#531，這一類變量可在各級宏程序中被共同使用，也就是說通用變量在不同程序級中調(diào)用時含義相同[2]。因此，如果一個宏程序中經(jīng)過計算得到的一個通用變量的值可以被另一個宏程序調(diào)用。利用變量可以進(jìn)行定義、算術(shù)運算、邏輯運算、函數(shù)運算等表達(dá)。

宏程序的控制指令可以改變或控制程序的執(zhí)行順序，一般分為以下兩類：

（1）條件轉(zhuǎn)移指令

編程格式：IF[條件表達(dá)式]GOTO n

說明：如果表達(dá)式的條件滿足，則轉(zhuǎn)而執(zhí)行程序號為n的對應(yīng)程序。如果表達(dá)式中的條件沒有得到滿足，則順序執(zhí)行下一段程序。

表達(dá)式中的判斷符號可以總結(jié)為表1所列。

表1 運算符號

（2）循環(huán)語句指令

編程格式：WHILE[條件表達(dá)式]DO n

………..

END n

說明：條件表達(dá)式滿足時，程序段DO n至 END n即重復(fù)執(zhí)行。當(dāng)條件表達(dá)式不滿足時，程序轉(zhuǎn)到END n后執(zhí)行。

2 宏程序編制實例

有如圖1所示零件圖。數(shù)控車床系統(tǒng)為FANUC 0i TC，工件毛坯為φ80×80的鋁料。

圖1 零件圖

2.1 工件內(nèi)輪廓編程思路

圖1內(nèi)輪廓有拋物線，在不借助CAM軟件加工的情況下，如果不使用宏程序，那么很難實現(xiàn)該處非圓曲線的加工。在編制該拋物線宏程序之前，有必要指出宏程序的編寫步驟。

（1）首先確定非圓曲線的基準(zhǔn)點。基準(zhǔn)點通常選擇非圓曲線的起始點或者是中點。

（2）確定自變量并賦初值。

（3）根據(jù)非圓曲線公式確定因變量。

（4）將非圓曲線上各點的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成工件坐標(biāo)系的絕對坐標(biāo)。

（5）確定步距數(shù)值（該數(shù)值越小，數(shù)控系統(tǒng)插補計算越精確，精度越高）。

（6）選取控制指令，寫出完整宏程序。

2.2 宏程序的編制方法

下面以圖1為例，說明編制的具體方法。

（1）確拋物線的基準(zhǔn)點。由于A點是拋物線的終點，所以選取A點作為宏程序編寫的基準(zhǔn)點。A點在工件坐標(biāo)系上的絕對坐標(biāo)是（24，-25）

（2）確定自變量。選取X方向為自變量并賦初值#1=60.

（3）確定因變量。由拋物線公式可以得出因變量#2=#1*#1/30

（4）拋物線上各點在工件坐標(biāo)系上的絕對坐標(biāo)為（2*#1+24，#2-25）

（5）拋物線從起始點到A點，相對應(yīng)的直徑數(shù)值從60變到24，因此步距選取負(fù)值。為了保證非圓曲線的精度，步距選擇-0.1.

（6）采用條件轉(zhuǎn)移語句將拋物線宏程序完整寫出：

#1=60；X方向的起點坐標(biāo)

N2#2=#1*#1/30；Z方向的坐標(biāo)

G1X[2*#1+24]Z[#2-25]；插補指令

#1=#1-0.1遞減X坐標(biāo)數(shù)值，計算插補節(jié)點

IF[#1GE24]GOTO2；判斷直線插補是否結(jié)束

在圖1中，除了非圓曲線之外，還有其他輪廓需要加工，為了加工方便，在這里將整個內(nèi)輪廓完整的程序編制如下：

O001；程序號

G99 M03 S600 T0101；進(jìn)給單位是 mm/r，主軸以600 r/min的速度正轉(zhuǎn)，調(diào)用1號刀，呼叫1號刀補

G41G00Z16Z3；快速靠近內(nèi)孔循環(huán)起點，并建立刀尖圓弧半徑補償

/G71 U1.5 R0.5；執(zhí)行粗加工，進(jìn)刀量1.5 mm，退刀量0.5 mm

/G71 P1 Q3 U-1W0F0.2；精加工程序從起始段為N1到終止段N3，在X方向留1 mm的精車余量，進(jìn)給量為0.2 mm/r

N1G01 X60 S800 F0.1；刀具定位置起到點位置，設(shè)置精加工轉(zhuǎn)速為800 r/min，進(jìn)給量為0.1 mm/r.

Z0；

#1=60；X方向的起點坐標(biāo)

N2#2=#1*#1/30；Z 方向的坐標(biāo)

G1X[2*#1+24]Z[#2-25]；插補指令

#1=#1-0.1遞減X坐標(biāo)數(shù)值，計算插補節(jié)點

IF[#1GE24]GOTO2；判斷直線插補是否結(jié)束

G01X20；直線插補至φ20。

N3Z-42；加工φ20內(nèi)孔至Z方向-42處

G40G00Z100；取消刀尖圓弧半徑補償并退刀至安全處

M30；程序結(jié)束并返回起始位置

3 結(jié)束語

采用宏程序，可以很好地解決非圓曲線在數(shù)控車削難以直接插補加工的難題，提高了手動編程速度，簡化了程序編制，能更好地保證零件的尺寸精度，提高了數(shù)控車床的性能，在數(shù)控加工中得到了普遍的應(yīng)用。

[1]黃啟紅.宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動化，2011（9）：49-51.

[2]北京法那科數(shù)控公司.日本法那科數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i MATE-TC編程說明書[Z].

Introduction to Macro-program Application in the Internal Non-circular Curve Profile with CNC Lathe

QI Kang1，LI Shao-feng2
（1.Linyi Agriculture School，Linyi Shandong 276600，China；2.United Automotive Electronics Co.，Ltd.，Shanghai 200120，China）

Based on the FANUC 0i system，this paper has analyzed the method of machining internal non-circular curve in CNC lathe with macro-program.In order to solve the non-circle curve contour machining，the programming rules and characteristics have been summarized which can provide reference for solving the difficult problem in the CNC turning machining.

macro-program；non-circle curve contour；CNC programming

TP317

B

1672-545X（2017）10-0223-02

2017-07-15

齊 康（1989-），男，山東監(jiān)朐人，碩士研究生，助理講師，主要研究方向：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用。