基于FANUC系統(tǒng)的車削數(shù)控加工正弦曲線宏程序設(shè)計(jì)

馮金廣 程改蘭

摘要：本文通過選取生產(chǎn)案例中的典型結(jié)構(gòu)，利用數(shù)控機(jī)床自身基礎(chǔ)的宏變量功能，設(shè)計(jì)典型輪廓可循環(huán)式的加工路線。數(shù)控機(jī)床在識別該程序時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，并輸出執(zhí)行功能。通過對宏程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使宏程序運(yùn)行順利，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：用戶宏程序;正弦曲線 ;宏程序;通用性

0 ?引言

數(shù)控加工程序會(huì)隨著加工設(shè)備和零件復(fù)雜程度，在金屬切削范圍中表現(xiàn)出加工工藝的核心地位。在實(shí)際生產(chǎn)案例中，針對曲面加工需要進(jìn)行大量而復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算、同類產(chǎn)品的程序重復(fù)編制，利用用戶宏程序功能進(jìn)行二次程序的特殊功能開發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步智能化程序的使用。數(shù)控機(jī)床中都有用戶宏程序功能，根據(jù)零件特征進(jìn)行宏程序開發(fā)，其本質(zhì)是將數(shù)控機(jī)床的加工能力進(jìn)一步優(yōu)化提升，對于加工程序的使用有著使用簡單、修改方便、通用性行強(qiáng)、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是對企業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量方面提升的有效措施之一。因此開展數(shù)控加工設(shè)計(jì)具有重要的意義。

本程序在使用注意事項(xiàng)：設(shè)定地址號數(shù)據(jù)時(shí)，注意直徑與半徑值的使用。在程序中的函數(shù)計(jì)算中，如果系統(tǒng)以弧度計(jì)算時(shí)，可將360轉(zhuǎn)換為弧度2π。G65宏調(diào)用參數(shù)不能缺少。此程序?yàn)橥庑握仪€精加工通用性程序，粗加工以后的正弦曲線輪廓結(jié)構(gòu)。因此本程序具有較高的使用性能，易于廣泛推廣。

1 ?宏程序理論基礎(chǔ)

宏程序編程方法雖然屬于一種手工編程方式，通過給出由數(shù)學(xué)公式代替的幾何輪廓表達(dá)，不需要對單個(gè)輪廓進(jìn)行幾何坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算，而是由數(shù)控系統(tǒng)來計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。所謂用戶宏程序（簡稱“宏”），并賦予循環(huán)語句、條件語句、跳轉(zhuǎn)語句等所編寫的數(shù)控程序。簡單地說，宏程序就是具有計(jì)算能力和決策能力的數(shù)控程序。適合用來編寫具有一定通用性的程序，如“賦值宏”、“計(jì)算宏”、“循環(huán)宏”、“執(zhí)行宏”等，以及非圓曲線的逼近加工宏程序，進(jìn)行G代碼的擴(kuò)展開發(fā)等，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)手工編程需要掌握的高級編程語言。

FANUC數(shù)控系統(tǒng)變量分為四類，具體見表1所示。

2 ?正弦曲線宏程序設(shè)計(jì)

大多數(shù)的計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）已經(jīng)有了自己特定的功能識別格式，為了處理不同類型的數(shù)控加工程序，通用數(shù)控程序處理器存儲特定的NC程序規(guī)范或生成典型的加工功能。采用普通的手工編程方法，則需要計(jì)算大量的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，而且容易出錯(cuò)，程序存儲量較大，如果多次出現(xiàn)類似零件結(jié)構(gòu)需要加工時(shí)，需要重新編制程序，整個(gè)過程十分繁瑣。采用自動(dòng)編程時(shí)，操作雖然簡單，但是需要完成繪圖、后置處理、程序傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，如果零件結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，需要重新完成這一系列操作過程。這種方法通用性較差、操作過程較長、程序量較大、不便于修改。通過對宏程序基本指令合理應(yīng)用或定制其特殊程序功能，可提高編程效率和加工質(zhì)量。

針對以上問題，需要編制一種通用性較強(qiáng)、程序簡潔、存儲量較小、便于修改的程序。下面針對此類零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行宏程序處理。

如圖1所示為正弦曲線輪廓結(jié)構(gòu)，需要在數(shù)控車床上完成加工，根據(jù)曲線輪廓特征編制一套通用的宏程序。

2.1 工藝路線

多刀路循環(huán)切削對加工設(shè)備有一定的穩(wěn)定性要求。加工設(shè)備帶有加減速控制模型具有易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，穩(wěn)定和低沖擊運(yùn)動(dòng)。加工坐標(biāo)系：在編制數(shù)控加工程序時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)建立一個(gè)工件坐標(biāo)系，程序中的坐標(biāo)值均以此坐標(biāo)系為依據(jù)。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)特征選取正弦曲線最右端回轉(zhuǎn)中心為編程原點(diǎn)。在切削加工中，刀具的選擇和參數(shù)的確定非常重要，決定設(shè)備的加工性能和加工效率。根據(jù)該類型結(jié)構(gòu)的零件，選用加工刀具為30°外圓右偏車刀，由右向左端加工。針對被加工輪廓特征應(yīng)采用仿形走刀軌跡，以改變刀具偏置補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)分層切削。采用仿形加工補(bǔ)償算法可有效克服異形曲面仿形加工過程中的過切和機(jī)床顫震，有利用保證加工質(zhì)量。仿形走刀路線等距于曲線輪廓，采用坐標(biāo)軸系統(tǒng)變量實(shí)現(xiàn)粗加工走刀，仿形走刀路線如圖2。

2.2 程序執(zhí)行流程

流程圖能把復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚，繪制流程圖再編寫程序的良好習(xí)慣，開發(fā)和使用流程圖繪制系統(tǒng)顯得尤為重要。宏程序要完成曲線的走刀軌跡，要遵守一定的邏輯運(yùn)算和循環(huán)規(guī)律，其運(yùn)行過程如下流程圖。宏程序精加工流程圖如圖3所示。

回轉(zhuǎn)曲線類型的零件加工其難點(diǎn)在于編程，任何一種數(shù)控系統(tǒng)都沒有針對二次曲線的直接編程指令。通用性數(shù)控加工程序的開發(fā)，宏編程語句結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。但是，宏變量程序式的語言可以使程序的加工效率和加工質(zhì)量較為明顯。本案例采用的宏編程方法是以兩個(gè)嵌套的語句來實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理功能。數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)定有宏指令G65，其相當(dāng)于一個(gè)程序循環(huán)功能，從而實(shí)現(xiàn)了加工程序的參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高了加工程序的編制速度。

3 ?結(jié)束語

宏程序的設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了G代碼手工編程和自動(dòng)編程的優(yōu)缺點(diǎn)，在很大程度上已經(jīng)將生產(chǎn)的效率提升很多。宏變量基本參數(shù)設(shè)定簡明直觀，通過對宏程序的存儲和調(diào)用，就可以很方便的完成同類零件結(jié)構(gòu)的走刀程序，給周期性的生產(chǎn)或不定期間隔式生產(chǎn)帶來了極大的方便。

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作者簡介：馮金廣（1983-），男，河南西平人，碩士，講師，從事于機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化工作。