數(shù)控銑床經(jīng)典宏程序汽車零部件加工方法及應(yīng)用

在數(shù)控自動(dòng)編程軟件日趨普及的今天，特別是在眾多三維曲面汽車零部件加工中，手工編程似乎被遺忘在角落里，無(wú)人問(wèn)津，大多數(shù)編程者認(rèn)為手工編程對(duì)于加工非圓曲線或曲面束手無(wú)策，其實(shí)并不然，宏程序就是手工編程的最后一道堡壘。隨便打開(kāi)一個(gè)自動(dòng)編程產(chǎn)生的數(shù)控加工程序，可以了現(xiàn)里面幾乎都是直線或圓弧等簡(jiǎn)單指令的組合，雖然數(shù)據(jù)相當(dāng)準(zhǔn)確，但也著實(shí)相當(dāng)繁瑣，基本上沒(méi)法讀懂。但如果是用宏程序去編程，不但程序精短，而且調(diào)整方便。

也有賴著不死的充氣娃娃。幾天以后，秦川對(duì)艾莉說(shuō)，也許由于廠家大意，往她體內(nèi)注入了過(guò)多的生命力，也許她學(xué)會(huì)了養(yǎng)生，變得長(zhǎng)壽，總之在她應(yīng)該死去的時(shí)候，她仍然津津有味地活著，這時(shí)廠家就會(huì)強(qiáng)行將她報(bào)廢。死到臨頭她仍然不知道自己是充氣娃娃，或者，就算告訴她，她也不會(huì)相信。她在報(bào)廢機(jī)里大聲號(hào)呼，慘叫，呻吟，無(wú)人理她。她可以清晰地聽(tīng)到肌肉被撕裂的聲音，骨骼被斬?cái)嗟穆曇?，?nèi)臟被絞碎的聲音。她能夠看到她蹦跳的心臟，蠕動(dòng)不止的腸子，電線般纏成一團(tuán)的血管，白森森的腿骨和髖骨。艾莉你說(shuō)，這時(shí)候，她們到底是充氣娃娃，還是真正的女人？

1 宏程序介紹

凡是含有宏語(yǔ)句的程序可稱之為宏程序，它類似計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言，但是仍然屬于手工編程，是手工編程的擴(kuò)展和延伸，有些時(shí)候軟件編程是無(wú)法取代宏程序。宏程序是一種零件編程的方法，該方法是在標(biāo)準(zhǔn) CNC 手工編程的基礎(chǔ)上附加控制特征，可使程序功能更強(qiáng)大、靈活。宏程序與普通程序相比，普通程序的字為常量，一個(gè)程序只能描述一個(gè)幾何形狀，所以缺乏靈活性和適用性；而在宏程序的本體中，可以使用變量進(jìn)行編程，也可以用宏指令對(duì)這些變量進(jìn)行賦值、運(yùn)算等處理，通過(guò)使用宏程序能執(zhí)行一些有規(guī)律變化(如非圓二次曲線輪廓)的動(dòng)作。

式(1)中:BFd和BFu分別為下行船和上行船的航跡帶寬度；d1+d2+C為安全距離之和，通常取0.67～0.80倍上行/下行船舶航跡帶寬度。

單臥軸攪拌機(jī)是由德國(guó)公司開(kāi)發(fā)的。雙水平軸攪拌機(jī)是隨著混凝土施工技術(shù)的逐步完善而發(fā)展起來(lái)的新型機(jī)型。國(guó)外從第二十世紀(jì)末開(kāi)始在美國(guó)和德國(guó)，但軸封技術(shù)不成熟，其發(fā)展基本上處于停滯狀態(tài)。直到七十年代初，這項(xiàng)技術(shù)已形成了一系列產(chǎn)品。早在上世紀(jì)80年代中國(guó)的發(fā)展，但發(fā)展迅速，在產(chǎn)品說(shuō)明書和產(chǎn)品的數(shù)量，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他模型。

那宏程序語(yǔ)句在數(shù)控銑床編程中又是如何應(yīng)用的呢？簡(jiǎn)單說(shuō)，凡是帶著#n符號(hào)的都可以稱為宏程序，有些數(shù)控系統(tǒng)是用Rn符號(hào)，比如G01X50Y50F0.1; 也可以寫成，#1=50；G01X#1Y#1F0.1；，這里面的#1就叫做變量，如果把#1=50；寫成#1=40；時(shí)，G01X#1Y#1F0.1；與之前程序的移動(dòng)距離就不一樣了，也就是說(shuō)#1是變化的，它的具體數(shù)值由等號(hào)后面的數(shù)值來(lái)賦值。利用這種方法，我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的案例來(lái)了解宏程序在數(shù)控銑床編程中是如何應(yīng)用的。如圖1所示的這個(gè)零件，三個(gè)輪廓線是相似的，只是半徑尺寸不同，這個(gè)時(shí)候如果按照以往的手工編程則需要編寫三個(gè)單獨(dú)的程序才能加工出對(duì)應(yīng)的三個(gè)輪廓，如果用宏程序來(lái)編寫，加工順序由①點(diǎn)開(kāi)始，順時(shí)針經(jīng)過(guò)②③④點(diǎn)再到①點(diǎn)結(jié)束，只用一個(gè)程序然后修改變量賦值即可完。

#1=25；給變量#1賦值

X=a cosα

G01X-50；加工至③點(diǎn)

G02Y-#1R#1；加工至②點(diǎn)

Y=b sinα 其中α是參數(shù)

宏程序的應(yīng)用離不開(kāi)相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，要編制出精簡(jiǎn)的加工用的宏程序，一方面要求編程者具有相應(yīng)的工藝知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，即確定合理的刀具、走刀路線(或走刀方式)；另一萬(wàn)面也要求編程者具有相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，即如何將上述的意圖通過(guò)嚴(yán)密的邏輯，配合標(biāo)準(zhǔn)的格式語(yǔ)句加以表達(dá)出來(lái)

。橢圓軌跡加工就是宏程序加工非圓曲線的經(jīng)典應(yīng)用，眾所周知，內(nèi)燃機(jī)的活塞裙部截面形狀就是橢圓形的。而橢圓加工中用參數(shù)方程無(wú)疑是個(gè)非常方便、有用的重要數(shù)學(xué)工具，它使橢圓的宏程序編定更加直觀，但是如果對(duì)橢圓本身以及刀具運(yùn)動(dòng)的幾何特性了解不深的話，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。眾所周知橢圓的參數(shù)方程是：

…

通過(guò)改變變量#1的賦值，就能得到與之相對(duì)應(yīng)尺寸的輪廓了。從上面的描述中可以知道，宏程序最明顯的一個(gè)作用就是可以簡(jiǎn)化手工編程，提高編程效率。

一是明確專項(xiàng)工作包聯(lián)主體。項(xiàng)目引進(jìn)之后，黨委政府明確牽頭領(lǐng)導(dǎo)和責(zé)任單位，將轄區(qū)管理和職能部門有效連接，給予回鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目全面、實(shí)時(shí)、無(wú)縫的服務(wù)，盡最大努力協(xié)調(diào)解決項(xiàng)目遇到的困難。二是加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度。地方黨委政府加快推進(jìn)農(nóng)村路網(wǎng)、管網(wǎng)、電網(wǎng)、通信網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為回鄉(xiāng)項(xiàng)目提供硬件條件支持。三是督促項(xiàng)目規(guī)范有序運(yùn)作。地方黨委政府除了服務(wù)項(xiàng)目運(yùn)作，還積極擔(dān)負(fù)起監(jiān)督項(xiàng)目規(guī)范運(yùn)作的職責(zé)，督促企業(yè)規(guī)范運(yùn)用各類優(yōu)惠政策，遵紀(jì)守法、安全生產(chǎn)，做好相關(guān)職工維權(quán)和矛盾調(diào)處工作，真正確保項(xiàng)目健康運(yùn)作、良性發(fā)展。

2 用宏程序加工橢圓槽

G01X0；加工至①點(diǎn)

G01X0Y#1F100；移動(dòng)到①點(diǎn)

陽(yáng)極氧化工藝是一種應(yīng)用廣泛的表面處理技術(shù)。鋁及其合金的陽(yáng)極氧化膜因具有一系列優(yōu)越的性能，故被譽(yù)為“萬(wàn)能”的表面保護(hù)膜[1]。當(dāng)前陽(yáng)極氧化均在氧化槽體內(nèi)進(jìn)行，且陰極板多布局在槽體四周，對(duì)工件封閉的內(nèi)腔進(jìn)行陽(yáng)極氧化是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的難點(diǎn)。這是因?yàn)楫?dāng)工件接通電源正極后，電流優(yōu)先分布在與陰極板正對(duì)的工件外表面，并通過(guò)槽內(nèi)的電解液與陰極形成閉合回路，所以外壁優(yōu)先被氧化，封閉的內(nèi)腔一般不會(huì)有電流通過(guò)，難以實(shí)現(xiàn)氧化。隨著近幾年陽(yáng)極氧化工藝的推廣應(yīng)用，人們開(kāi)始通過(guò)在內(nèi)腔中植入陰極板以改變電流的分布，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔的陽(yáng)極氧化和電解著色[2]。

G02Y#1R#1；加工至④點(diǎn)

通過(guò)橢圓的參數(shù)方程我們可以看出,將角度用變量#1表示，X坐標(biāo)用變量#2表示，Y坐標(biāo)用#3表示，用宏程序編程即參數(shù)編程可以表示為：

#2 = a * cos[#1] ；,#3 = b * sin[#1] ； 其中a為長(zhǎng)半軸，b為短半軸，#1為角度。

2.1 算法的設(shè)計(jì)

以整橢圓360°作為循環(huán)結(jié)束的判定條件。設(shè)置變量#1=#1+1控制角度的遞增，通過(guò)機(jī)床計(jì)算出下一角度的X、Y軸加工坐標(biāo)，用直線插補(bǔ)進(jìn)行橢圓擬合。通過(guò)條件判斷語(yǔ)句“IF[#1 LE 360] GOTO 120”實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工橢圓的循環(huán)進(jìn)程。這句條件判斷語(yǔ)句的意思是如果#1小于或等于360度，那么就回到循環(huán)開(kāi)始程序段N120，再次循環(huán)，直至完成橢圓加工

。

用宏程序加工橢圓采用直線擬合逼近的方式，需要構(gòu)建三角函數(shù)數(shù)學(xué)模型，如圖2所示，①點(diǎn)坐標(biāo)已知，要想得到②點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò) X=a cosα ，Y=b sinα 參數(shù)方程，其中，a為橢圓長(zhǎng)半軸；b為橢圓短半軸，α 為角度，那么②點(diǎn)的坐標(biāo)即為(X＇Y＇)。

2.2 程序圖樣

根據(jù)以上對(duì)橢圓的算法設(shè)計(jì)，加工如圖3所示的樣件,深度為1mm。

性質(zhì)I. GMC 取值范圍為0到1，即0≤GMC(Y|X),GMC(X|Y)≤1，且當(dāng)變量X與Y相互獨(dú)立時(shí)，有GMC(Y|X)=GMC(X|Y)=0。

3 用宏程序加工孔口圓角

孔口倒圓角在汽車零件加工或模具加工中經(jīng)常遇到，傳統(tǒng)加工方法除了可以用成型刀具之外就只能用自動(dòng)編程了，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力還不好調(diào)整。用宏程序手工編程能做到程序通俗易懂，尺寸精度調(diào)整靈活多變。

3.1 算法的設(shè)計(jì)

3.2 程序圖樣

根據(jù)以上的算法設(shè)計(jì)，運(yùn)用到實(shí)際加工程序中如圖5所示汽車零件球頭座。

4 結(jié)論

用宏程序加工的優(yōu)點(diǎn)在于能將有規(guī)律的形狀或尺寸用最短的程序表示出來(lái)，具有極好的易讀性和修改性，程序邏輯嚴(yán)密，通用性極強(qiáng)，通過(guò)上面的程序大家可以看出，修改特定變量的數(shù)值可以調(diào)整整個(gè)加工程序的精度，非常方便。而且機(jī)床在執(zhí)行此類程序時(shí)，較執(zhí)行自動(dòng)生成的程序更加快捷，反應(yīng)更加迅速。學(xué)好宏程序能有效的提高數(shù)控加工的工藝水平，在生產(chǎn)學(xué)習(xí)中會(huì)讓你的程序編制事半功倍。

[1]陳海舟. 數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006:1-4.

[2]余興波.數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)教程[M].吉林：吉林出版集團(tuán)有限責(zé)任公司，2010:165-169.

[3]袁鋒.全國(guó)數(shù)控大賽試題精選[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005:150-159.