數控零件加工中宏程序的應用

張柳清

摘要：

本文介紹了數控銑床零件加工手工編程中宏程序應用等方面的內容。通過使用宏程序變數指令編制數控加工程序，可以提高程序的融通性和泛用性，并使加工程序變得短小精悍，操作起來簡練靈活，從而提高工作效率。對現實加工而言，有著非常重要的實際意義。希望能與從事數控加工與編程的同仁們共同探討、交流。

關鍵詞： 數控加工手工編程宏程序變數指令

前言

本人從事數控加工工作已有多年，深感數控設備在機械加工中占有著極其重要的地位，尤其是在模具加工行業，它是精度、速度、效率的主導者。數控程序是數控加工的關鍵技術，其程序的編制效率及質量在相當大的程度上決定著產品的加工精度和生產效率。

近年來隨著CAD/CAM軟件的不斷普及和應用，數控編程的模式逐漸由自動編程取代手工編程。如MASTERCAM、CAXA等等。但CAM軟件編程和手工編程有著各自不同的優點和特長，在實際加工中一個產品的最終加工完成需要調整程序的地方很多，現有的CAM軟件不可能完全滿足所有數控系統的特殊功能要求，在國內外手工編程仍然是數控加工程序不可缺少的技術手段。手工編程相比自動編程數據計算簡單，編程工作量小，加工路線短，程序段少，空運行的時間少。

而運用宏程序在原有的優勢上更加優化，配合變數指令、子程序、子程序鑲套、代碼段等編制加工程序，對于提高編程的效率和質量具有很大的實用價值。充分利用好數控機床自身的特性和資源，編制機動靈活的小容量數控程序，在實際操作當中有著非常現實的意義。

宏程序的應用優勢及特點

1、優勢

數控加工中常常會遇到數量少、品種繁多、有規則幾何形狀的工作件，在編程時我們只要稍加分析與總結，找出他們之間的共同點，把這些共同點設為變量應用到程序中，往往編制出一個程序，通過改變其中共性的變量就可以解決一類問題，從而使我們在加工相類似零件時，只需改變其中幾個變量中的賦值，就可以采用此程序進得零件加工，大大節省了編程時間，而且在運用時準確性也大大提高。編輯修改、錯誤檢查都變得非常方便、直觀。因此，宏程序在手工編程中具有相當高的實用性。

2、特點--變數指令

宏程序中地址資料不以數值指定，而用變數取代，待程序執行時，才將對應的變數以數值指定，以提高程序的融通性及泛用性。

利用宏程序編制加工程序實例

眾所周知，手工編制加工程序其根本的思路就是通過完成對不斷變化的每一個層面的輪廓加工來實現的。在這里本人用下面的實例來說明，希望能起到拋磚引玉的作用和有意義的啟迪。

圖1 零件圖

圖1所示，這是一個有一定規則的，深度變化的，由矩形、圓角、圓槽、橢圓柱組合而成的零件。材料為45號鋼，毛坯大小為65mmX65mm，要求加工零件表面、外輪廓和各凹槽。

為編程方便起見，這里采用絕對坐標。首先根據已知條件設定相關的變數值，這些變數值是加工程序的原始基礎。給定變數序號時應該盡量保持有規律，相關的要素盡可能靠近，便于使編程思路清晰有序。

加工時一般分如下幾個步驟：（以下程序適合FANUC數控系統）

1. 銑削59X59外形(Φ16平面銑刀)，參看程序段O0001。

圖2程序1過程路徑圖

O0001；

G54 G90 G0 M3 S1200 Z50.0； Z軸定位，主軸正轉

X0 Y-50.0； XY軸定位

Z5.0； Z軸下至5

G01 Z0 F1000；Z軸下至零點

#1=0； 起始Z方向切削距離

WHILE[#1LT6]DO1；判斷深度值是否到達終點。

當條件不滿足時，退出循環體（#1小于6）

#1=#1+1.0； 增量值為1

G01 Z-#1 F1000；Z方向進刀

G41 X10.0 Y-39.5 D01；刀具半徑左補償, 從P點到達A點

G03 X0 Y-29.5 R10.0；圓弧進刀半徑為10，從A點到達B點

G01 X-29.5,R6.0； 從B點到達C點

Y29.5 ,R6.0； 從C點到達D點

X29.5 ,R6.0；從D點到達E點

Y-29.5 ,R6.0； 從E點到達F點

X0； 從F點到達B點

G03 X-10.0 Y-39.5 R10.0；圓弧退刀，從B點到達G點

G01 G40 X0 Y-50.0； 取消刀補

END1；循環體結束

G0 Z50.0； Z方向提刀

G28 X0 Y0 Z0； 返回參考點

M5； 主軸停轉

M30；程序結束

2. 銑削R8的凹槽(Φ10的平面銑刀) ，參看程序段O0002。

圖3程序2過程路徑圖

O0002；

G54 G90 G0 M3 S1200 Z50.0； Z軸定位，主軸正轉

X50.0 Y-10.0 ；XY軸定位

Z5.0；Z軸下至5

G01 Z0 F1000； Z軸下至零點

#1=0；起始Z方向切削距離

WHILE[#1LT3]DO1； 判斷深度值是否到達終點。

當條件不滿足時，退出循環體（#1小于3）

#1=#1+1.0； 增量值為1

G01 Z-#1F1000；Z方向進刀

G41 Y0.5 D01 刀具半徑左補償,從P點到達A點

G01 X0 Y29.5； 從A點到達B點

X11.0 ,R3.0；簡化倒圓弧編程，從B點到達C點

X5.62 Y9.8, R3.0； 從C點到達D點

G03 X-5.62 R8, R3.0； 從D點到達E點

G01 X-11.0 Y0.5, R3.0；從E點到達F點

X-30.0； 從F點到達G點

G0 Z5.0； Z方向退刀

G40 X50.0 Y-10.0； 取消刀補

END1； 循環體結束

G0 Z50.0；Z方向提刀

G91 G28 Z0； Z方向返回參考點

G28 X0 Y0；X、Y方向返回參考點

M5； 主軸停轉

M30；程序結束

3. 銑削橢圓臺 (Φ10的平底刀) ，參看程序段O0003。

O0003；

G54 G90 G0 Z50 M3 S1200；Z軸定位，主軸正轉

X20.0 Y-14.5； XY軸定位

Z5.0；Z軸下至5

G01 Z0 F1000；Z軸下至零點

#1=0； 起始Z方向切削距離

WHILE[#1LT3]DO1；判斷深度值是否到達終點。

當條件不滿足時，退出循環體（#1小于3）

#1=#1+1.0；Z方向增量值

G01 Z-#1 F1000；Z方向進刀

G41 X10.0 D01； 刀具半徑左補償

#2=360.0； 橢圓切削終點角度

WHILE[#2GT0]DO2； 判斷角度值是否到達終點，

當角度大于0時，執行DO2到END2的程序段

#2=#2-2.0； 角度值每次增加量為2度

#3=10*COS[#2]；計算橢圓圓周上X方向的點坐標

#4=-14.5+5*SIN[#2]； 計算橢圓圓周上Y方向的點坐標

G01X#3Y#4；角度#2相對應的XY值

END2；循環體結束

G40 X20.0； 取消刀補

END1；循環體結束

G0 Z50.0；Z方向提刀

M5； 主軸停轉

M30；程序結束

4. 銑削Φ12的凹槽(Φ10的平面銑刀) ，參看程序段O0004。

通過觀察我們可以看四個程序段中，宏程序的基本格式是相同的。如加工完第一程序段后，想要加工第二程序段，我們只需要稍為修改第一程序段的個別數字，就可以進行加工了，大大節省了繪制圖形、設置刀具路徑、實體切削驗證、執行后處理以及向機床中傳輸程序的時間。

四、實體效果

圖4 實物圖

圖4所示是加工好的實物照片。從以上的實例我們可以看到：這樣一個較復雜的零件用幾個非常簡單的宏程序就可以完整地加工出來。加工表面無失真現象，操作機動靈活，運行路線光滑平穩。加工同樣一個零件，由于程序段和空運行時間少縮短了加工時間有助于提高工作效率。

通過以上實例中，宏程序變數指令的運用，我們可以水平展開到其它的程序當中，加以靈活運用。既在程序中任何一個地址都可以使用變數指令編程來幫助我們達到預期效果。宏程序中的變數指令使我們能夠自由的駕御加工程序。

其次實例中改變#1的變數數值就可以調節程序的重復次數，即可滿足加工的表面精度要求。通過對刀具號變數值的修改，改變補償值，可滿足加工的尺寸精度要求。

五、結束語

充分掌握手工編程技術，合理地運用宏程序變數指令配合編制加工程序的技巧，可大大提高實際工作效率。同時，使我們的思路開闊起來，一個個零件就像完美的藝術品一樣在我們的手中誕生，讓我們更加充滿自信，將數控銑床的作用發揮到極至。

參考文獻：

1、《數控銑削變量編程實例教程》，化學工業出版社，2007年第一版，李鋒、白一凡編著。

2、《數控宏程序編程方法、技巧與實例》，機械工業出版社，2007年第一版，馮志剛編著。

3、《數控銑削加工宏程序及應用實例（第2版）》，機械工業出版社，2008年第一版，陳海舟編著。

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。