試論FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令在零件倒角處理中的應(yīng)用

陳勝強(qiáng)

摘 要：本文主要探討了零件倒角處理，以及FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令應(yīng)用的相關(guān)問題。本文首先對(duì)FANUC數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行簡單的闡述，形成基本的認(rèn)識(shí);然后對(duì)FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的突出特點(diǎn)及其在倒角處理編程中應(yīng)用的優(yōu)勢進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確其在零件倒角處理中應(yīng)用的必要性;最后對(duì)FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令具體的使用方法及基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的零件倒角編程的具體原理與思路進(jìn)行了詳細(xì)分析，從而為開發(fā)出基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的零件倒角程序提供參考。

關(guān)鍵詞：FANUC數(shù)控系統(tǒng);宏指令;零件;倒角處理

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）28-0053-03

Application of Macro Instruction of FANUC NC System

in Chamfering Processing of Parts

CHEN Shengqiang

（Zhengzhou Institute of Technicians，Zhengzhou Henan 450006）

Abstract： This paper mainly discussed the chamfering of parts and the application of macro instructions in FANUC NC system. Firstly， this paper briefly expounded the FANUC NC system to form a basic understanding; secondly， it made a detailed analysis of the prominent characteristics of FANUC NC macroinstruction and its advantages in chamfering processing programming， and clarified the necessity of its application in chamfering processing of parts. In the end， the specific application method of macro instruction in FANUC CNC system and the specific principle and idea of part chamfering programming based on macro instruction in FANUC CNC system were analyzed in detail， so as to provide reference for developing part chamfering program based on macro instruction in FANUC CNC system.

Keywords： FANUC CNC system;macro instructions;parts;chamfering

數(shù)控車床是零件生產(chǎn)中不可或缺的重要設(shè)備，在機(jī)械加工制造中得到了廣泛應(yīng)用。在部分零件制作過程中，對(duì)加工邊緣進(jìn)行倒角處理是一道重要工序[1]。但是，通過傳統(tǒng)的方法進(jìn)行零件倒角處理是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作，不但耗時(shí)、費(fèi)力，而且無法有效保障倒角加工的質(zhì)量。而基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的宏程序指令可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)零件倒角處理存在的弊端。

1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)概述

FANUC數(shù)控系統(tǒng)也被人們稱為發(fā)那科系統(tǒng)，是由日本發(fā)那科公司開發(fā)的一套先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)。FANUC數(shù)控系統(tǒng)可以被廣泛用于設(shè)計(jì)、科研及制造中。FANUC數(shù)控系統(tǒng)在零件加工制造中發(fā)揮著重要作用，通過復(fù)合加工循環(huán)，可以使用簡單的指令來生成一系列切削路徑，在對(duì)加工零件最終輪廓進(jìn)行定義時(shí)可以自動(dòng)生成多次粗車刀具路徑，從而大大簡化車床編程。同時(shí)，通過在零件圖上指定直線的倒角值、傾角以及轉(zhuǎn)角半徑值等尺寸，可以實(shí)現(xiàn)特定的加工目的，制作出所需的零件，使部件加工程序的編程得到有效簡化[2]。其中，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)提供了用戶宏功能，這一特殊的功能使數(shù)控車床性能得到明顯提升，對(duì)零件倒角加工處理具有較大優(yōu)勢。

2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令及其使用

FANUC數(shù)控系統(tǒng)的宏指令是將完成某一項(xiàng)加工作業(yè)的一系列指令存入存儲(chǔ)器中，然后再通過一個(gè)總指令來代表這一系列指令，在使用過程中通過總指令就可以調(diào)用子程序執(zhí)行相應(yīng)功能。

2.1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的特點(diǎn)

宏指令是FANUC數(shù)控系統(tǒng)的一大特色。宏指令的存在使FANUC數(shù)控系統(tǒng)的加工功能可以得到有效拓展。通過對(duì)概念進(jìn)行分析可知，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)：一是宏指令是一系列指令的集合。用戶宏功能是以一系列加工指令為主體，并且通過總指令來代表這些加工指令。同時(shí)，可以利用呼叫子程序的方式，通過總指令隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用。二是宏指令不但可以由機(jī)床生產(chǎn)廠提供，也可以由機(jī)床用戶自己編制。用戶在編程過程中，不但可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的具體規(guī)定，按照相應(yīng)格式編寫數(shù)控程序，也可以在程序中使用初等數(shù)學(xué)運(yùn)算及簡單的邏輯運(yùn)算，提高編程的靈活性和可操作性。三是FANUC數(shù)控系統(tǒng)的宏指令主要通過變量進(jìn)行運(yùn)算，可以把一個(gè)變量賦予一個(gè)地址，借助變量來提升程序的靈活性與通用性。

2.2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的優(yōu)勢

在零件加工過程中，倒角是一種極為常見的結(jié)構(gòu)型面，是許多零件加工中需要使用的一種加工處理方法。通過倒角處理，可以將零件的毛刺去除，從而使零件滿足安裝和配合要求。通常情況下，倒斜角及倒圓角是兩種最主要的倒角處理方法，如果零件的工藝設(shè)計(jì)具有特殊要求，也會(huì)出現(xiàn)需要進(jìn)行二次曲線倒角，或者是橢圓倒角的特殊情況。無論是何種倒角處理，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令在具體運(yùn)用中無疑具有較大優(yōu)勢。

一方面，利用FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編寫零件倒角加工程序可以彌補(bǔ)自動(dòng)編程的缺陷。在數(shù)控編程中，自動(dòng)編程是一種常用的方法，可以通過自動(dòng)編程軟件實(shí)現(xiàn)零件的實(shí)體造型，利用輪廓加工方法、刀具、機(jī)床后置處理等自動(dòng)生成加工路徑，從而實(shí)現(xiàn)模擬加工過程的目的，適用于難度較大的零件程序編程，如曲面類零件的加工程序編寫，主要通過CAD/CAM軟件來實(shí)現(xiàn)程序編寫。但是，自動(dòng)編程在零件倒角加工中存在明顯缺陷，其生成的程序通常比較冗長，不但占用了系統(tǒng)過多的內(nèi)存，而且還會(huì)使加工耗時(shí)變長，加之空刀行程較多，使加工效率進(jìn)一步受到影響。此外，自動(dòng)編程的程序通常比較復(fù)雜，在數(shù)控機(jī)床上也不易實(shí)現(xiàn)。而FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令屬于手工編程，其編寫出來的加工程序具有容量小的特點(diǎn)，只要結(jié)合立銑刀、球頭銑刀等專用成形刀具，就可以很方便地實(shí)現(xiàn)零件的倒角加工。

另一方面，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編寫零件倒角處理程序?qū)儆谑止ぞ幊?，其通常需要專用的成形刀具，因而?yīng)用范圍相較于自動(dòng)編程要小得多。但是，僅就零件倒角處理而言，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編程是完全可以滿足加工處理需要的。此外，通過宏程序的變量賦值，還可以實(shí)現(xiàn)不同類型的倒角處理。綜合來看，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編程在零件倒角處理中的應(yīng)用更易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)其加工處理效率也能得到巨大提升，并節(jié)省大量時(shí)間成本，加工效果也更加優(yōu)越。因此，在零件倒角處理中，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編程的運(yùn)用無疑具有更明顯的優(yōu)勢。

綜上所述，在零件加工處理過程中，倒角處理雖然是一道較小的加工工序，但其需要消耗的加工時(shí)間、加工量都很大。利用CAD/CAM軟件來編寫零件倒角處理主程序，其使用效率與效果均無法得到有效保障，急需采用更加簡單、方便的方法來實(shí)現(xiàn)[3]。而基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的零件倒角處理程序不但短小精悍，大大縮短了零件倒角處理時(shí)間，而且可以實(shí)現(xiàn)任意輪廓倒角加工處理，因而在實(shí)際運(yùn)用中具有自動(dòng)編程無法比擬的優(yōu)勢。

3 FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令在零件倒角處理中的具體應(yīng)用

通過上述分析可知，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令倒角處理編程無疑更加適用于零件倒角處理。因此，必須對(duì)FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編程的具體使用方法有一個(gè)全面把握，并結(jié)合零件倒角處理的具體情況，將其應(yīng)用到零件倒角處理程序的編寫中，從而提高零件倒角處理效率與效果。

3.1 FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的使用方法

利用FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令進(jìn)行零件倒角處理，需要對(duì)變量、宏程序的控制指令等有一個(gè)全面的把握，只有扎實(shí)掌握這些知識(shí)，才能編寫出有效的零件倒角處理程序。

首先，變量的使用。在FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編程中，變量是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的關(guān)鍵所在，掌握變量使用方法至關(guān)重要。在編程過程中，要正確書寫FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的變量格式，具體書寫格式為以“#”開頭，其后放置的是變量序號(hào)，如“#501”。正確書寫變量格式是為了讓系統(tǒng)程序能識(shí)別出變量。變量的引用是變量使用的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。變量與常量是編程中最為常用的，常量是一個(gè)固定的值，而變量值可以根據(jù)需要進(jìn)行替換，通過將跟隨在地址后的數(shù)值用變量來代替，即引入變量。例如，對(duì)于F#103，如果#103=50，則為F50。眾所周知，基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的宏指令編程具有一定的運(yùn)算功能，而變量的運(yùn)算則是其中的關(guān)鍵。在FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏程序中，變量的運(yùn)算優(yōu)先級(jí)最高的是函數(shù)運(yùn)算，其次是乘法運(yùn)算、除法運(yùn)算、邏輯“與”運(yùn)算，最后是邏輯“或”運(yùn)算、加法運(yùn)算、邏輯“異或”運(yùn)算以及減法運(yùn)算。只有掌握變量的運(yùn)算，才能開發(fā)出合適的零件倒角處理加工走刀方式。

其次，控制指令的使用。在FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令編程中靈活運(yùn)用各種控制指令才能實(shí)現(xiàn)具體的加工功能。在零件倒角處理程序中，常用的控制指令主要有無條件轉(zhuǎn)移指令、有條件轉(zhuǎn)移指令及循環(huán)指令[4]。無條件轉(zhuǎn)移指令表示的格式為“GOTO n”，n表示順序號(hào);有條件轉(zhuǎn)移指令表示的格式為“IF{邏輯條件}GOTO n”，其表示在邏輯條件為真的情況下執(zhí)行GOTO n的操作，如果邏輯條件為假，程序繼續(xù)順序向下執(zhí)行，n表示順序號(hào);循環(huán)指令表示格式為“WHILE{邏輯條件}DOm; …… END m”（m的取值為1、2、3），循環(huán)指令表示的是如果邏輯條件為真，則執(zhí)行DO m和END m之間的程序，如果邏輯條件為假，則執(zhí)行的是END m后面的程序。

3.2 基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的零件倒角編程原理

要想實(shí)現(xiàn)基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令倒角處理編程，除了需要掌握用FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的基本使用方法外，還必須對(duì)零件倒角編程的具體原理有一個(gè)正確認(rèn)識(shí)?；贔ANUC數(shù)控系統(tǒng)的宏指令倒角處理編程需要通過變量計(jì)算、賦值、循環(huán)語句等，向FANUC數(shù)控系統(tǒng)多次輸入刀具半徑補(bǔ)償偏置值，通過對(duì)零件的輪廓進(jìn)行多次等距偏置，控制刀具的軸向移動(dòng)量及半徑補(bǔ)償值，從而讓刀具進(jìn)行2.5軸刀具運(yùn)動(dòng)，對(duì)零件的輪廓開展變深度和變半徑加工，達(dá)到使零件的輪廓邊沿出現(xiàn)倒角形狀的效果。

3.3 基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令的零件倒角編程思路

將FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令應(yīng)用于零件倒角處理過程中，還必須結(jié)合倒角處理的原理，確定一個(gè)正確的編程思路。通過對(duì)異形孔及圓孔的倒角處理進(jìn)行分析，對(duì)圖形的主視圖進(jìn)行深入細(xì)致的觀察，并且在相應(yīng)圖中選擇合適的點(diǎn)作為O點(diǎn)，從而構(gòu)建起合適的工件坐標(biāo)系。在工件加工坐標(biāo)系中，確定X、Y、Z坐標(biāo)方向。然后分析視圖上表面Z軸的坐標(biāo)數(shù)值，并選擇其中一個(gè)展開分析，結(jié)合工件的坐標(biāo)系，確定主視圖坐標(biāo)方向各個(gè)尺寸的數(shù)學(xué)關(guān)系，并推算Z軸方向倒角面的高度。根據(jù)對(duì)倒角面的分析，就可以構(gòu)建起編程的基本思路。在基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的宏指令倒角處理編程中，加工刀具在倒角面處沿Z軸向負(fù)方向進(jìn)行切削加工，并且還會(huì)沿著加工工件的X平面以及Y平面逐層走刀，最終加工出所需的倒角曲面。

通過對(duì)加工零件切削過程進(jìn)行深入分析可知，在進(jìn)行零件倒角處理過程中，刀具在沿著Z軸進(jìn)行切削移動(dòng)時(shí)，還會(huì)沿著X平面及Y平面進(jìn)行逐層走刀。并且，刀具在工件坐標(biāo)系Z軸不同的位置上進(jìn)行移動(dòng)，其在X平面以及Y平面走刀形成的輪廓也會(huì)出現(xiàn)變化，從而達(dá)到將零件加工成不同大小的整圓，或者是異形圓的目的。所以說，工件的三個(gè)坐標(biāo)數(shù)值在零件倒角處理中存在著緊密的數(shù)學(xué)關(guān)系，在工件坐標(biāo)系的Z坐標(biāo)數(shù)值產(chǎn)生變化時(shí)，加工出來的圓的直徑也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)變化，形成一種對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。在工件主視圖剖面被放大之后，工件倒角截面的Z坐標(biāo)數(shù)值與X坐標(biāo)數(shù)值存在Z=X的數(shù)學(xué)關(guān)系。由于在零件倒角加工處理中，倒角截面的Z坐標(biāo)與X坐標(biāo)存在數(shù)學(xué)關(guān)系，因而，在利用FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏指令進(jìn)行倒角處理編程時(shí)可以分別將X、Z設(shè)置為兩個(gè)變量，同時(shí)根據(jù)倒角加工的具體要求控制Z值的變化范圍，就可以實(shí)現(xiàn)刀具走刀平面高度的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件進(jìn)行逐層銑削，并且得到不同的走刀輪廓軌跡，加工成直徑不同的倒角。

4 結(jié)語

倒角處理在工廠機(jī)加工過程中是一道重要的、不可或缺的加工工序，對(duì)零件裝配意義重大。零件倒角處理雖然是一道較小的加工工序，但較為復(fù)雜，需要消耗的工時(shí)也比較長。而通過利用FANUC數(shù)控系統(tǒng)的宏指令功能，結(jié)合零件加工倒角處理的原理，可以開發(fā)出有別于傳統(tǒng)的倒角處理方法，同時(shí)彌補(bǔ)基于CAD/CAM軟件的倒角處理程序存在的諸多弊端，最終確保方便、快捷地對(duì)零件的倒角進(jìn)行處理，使零件加工中的倒角處理效率與效果得到最大程度的提高與改善，更好地滿足零件加工制造的需求。

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