數控模塊化程序應用實例及開發意義

王卉軍

【摘 要】數控模塊程序應用靈活，形式自由，短小精悍，易于檢查，并能充分發揮機床特有的功能，提高了編程效率，比使用

CAM軟件有優越性。采用模塊程序，則可以擴展機床的數控功能，以高度的柔性，減少了工作量，提高了工作效率。

【關鍵詞】數控；模塊化程序；開發意義

隨著現代制造技術的發展和數控機床的日益普及，數控加工技術在我國得到了廣泛的應用，其中相當比例的數控銑及加工中心都應用在模具行業。由于模具加工的特殊性，各種CAD/CAM軟件的應用由來已久，且日趨成熟。從規模大的各種行業到那些僅有1～2臺數控銑加工中心的數控“加工店”，隨處可見UG、MasterCAM、Cimatron、PowerMILL、Solidworks

CAM等世界知名CAD/CAM軟件的身影。在CAD/CAM軟件普及應用的今天，手工編程的應用日趨偏小，似乎數控界有一種說法很流行“手工編程沒有啥用了，自動編程又快又方便”，對此本人不敢茍同。好的手工編程，不僅可以滿足一般的零件產品加工要求，而且也可以根據特定的零件編寫模塊化程序。對于這一系列的零件只需要更改零件的幾何特征參數，一個模塊化程序就可以完成編程，有著“一勞永益”的功能。

模塊化程序是基于數控編程里的在一種高級形式，也就是我們常說的宏程序。宏程序的編制是手工編程里的核心，并且能夠方便工人編程 ，鍛煉工人的編程能力，幫助工人深入的了解自動編程的本質。模塊化程序的設計與質量與編程人員的素質息息相關，程序里應用了大量的編程技巧，例如數學模型的建立、數學表達式的表達、加工刀具的選擇、走刀方式的取舍等，這些使得宏程序的精度很高。特別是對于中等復雜難度的零件使用宏程序進行編程加工要比自動編程加工的快得多，程序的短小且簡練。在實際工作中，模塊化程序的應用也非常廣泛，基于HNC-21M數控系統的開放式結構下，我們用戶可以根據自己的特定產品，開發一些列實用的數控加工模塊化程序，在調用時就會很方便，省去很多編程輔助時間，例如，在2008年全國數控大賽里應用到的模塊化程序就非常方便，在大賽中為選手節約了不少編程時間，從而發揮了相當大的作用。我們來看看當初的一個應用模塊：

N邊形，含分層功能，可加工直/斜輪廓面，如圖1。格式：G99/G98 G101 X Y A B C I R W Z Q K D F 。參數說明：N邊形，含分層功能，可加工直/斜輪廓面；X/Y：中心坐標，絕對坐標，省略為坐標原點；I：-I外接圓半徑/I內切圓半徑；R：圓角半徑，如R=I，加工圓錐面；A：附加旋轉角，假定第一邊與X軸正向垂直，附加角根據該邊實際方位確定；B：邊數；C：-1外輪廓/1內輪廓；D：刀具半徑，負D表示球刀；K沿錐面進刀長度，-K向上進刀，+K向下進刀；Q：錐面傾斜角度；W/Z：起始/終止Z坐標（絕對坐標）。W=Z時，僅在Z深度走一刀。分層加工完畢抬到至Z5，單層加工完畢，如指定G99，為不抬刀，指定G98，抬到至Z5。

這只是一個模塊的解釋說明，這些參數根據我們實際加工的零件圖來設置參數即可，在應用過程中支需要像調用數控銑床上那些固定循環G代碼一樣方便。當然不是隨便一臺數控機床就這樣可以用的，前提是我們編程人員要將這些參數以及相互關系利用數控語言編寫成模塊程序，存儲在機床內部，外界只需要來調用即可，例：內正六邊形R30內切圓，無圓角，Z0至-6，直徑為10的立銑刀，傾角45°，旋轉15°。則程序為：G99G101 I30 A15 B6 C1 R0 K1 Q45 D5 W0 Z-6F1000。內正六邊形R30內切圓，R4圓角，Z0至-6，直徑為10的球頭銑刀，傾角45°，旋轉15°。則程序為：G99G101 I30 A15 B6 C1 R4 K1

Q45 D-5 W0 Z-6F800。好的模塊化程序開發包含著很多技術要點，比如說，刀具的切入與切出設計，程序中容錯處理，參數意義的定義以及參數自動檢測報錯處理等，這些在我們的模塊化程序中都是可以實現的，當然這對于我們的編程人員的水平要求也很高，不僅需要過硬的實際加工經驗，和工藝安排經驗，同時具備一定的專業英語能力和較強的邏輯思維能力。

在銑床或加工中心上經常需要銑削螺紋，利用機床的的螺旋線進給功能來編制一個模塊程序，不同大小的螺紋，用戶只需要改相應的參數即可完成，也就是相當于在數控系統上重新加了一個螺紋銑削功能，而且還可以作為擴孔功能應用，源代碼及參數定義如下：

%0100；螺旋線銑削程序 參數出錯處理

螺旋線銑削格式：G100 X Y I D K W Z A B C F 。參數說明（如圖2）：X/Y：孔（圓柱）中心坐標（絕對坐標）；I：孔（圓柱）半徑；D：刀具半徑；K：螺旋線導程，+K向下，-K向上；W/Z螺旋線起始/終止坐標（絕對坐標），W/Z之差應為導程整數倍；A：A=2，3螺旋線用G2/G3走刀；B：B=1孔底銑平，B=0孔底不走平；C：-1外輪廓/1內輪廓；F：走刀速度。

我國的數控技術發展比較晚，用戶自身開發模塊化程序更是遲遲滯后，隨著我國制造業的發展，數控技術在我國的普遍應用，國內的先進數控系統相繼問世，華中數控打破國外對我國數控核心技術的的控制。華中數控HNC-21M數控系統，在說明書中公開了固定循環的一些數控源代碼，使得數控愛好者有著專研的依據和參考書籍。使得最近幾年，數控愛好者對開放式數控系統開發了許多使用的模塊程序，在制造業中起到了較高的實用價值。另外，在現在的教學過程中，許多教育領域，在對數控的學習依舊是過去的思路，一本理論書，一本實踐教程再學習一下CAD/CAM軟件以及實際操作，加工一些簡單的平面零件圖。這樣會造成學生的編程基本能力得不到應有的訓練和提高，對真正博大精深的CAD/CAM軟件也不過掌握一些皮毛，僅停留在能夠應付考級，而缺乏工藝知識的積累，對數控編程更深層次的探究造成一定的約束。

數控模塊程序具有應用靈活，形式自由，短小精悍，而且可讀性強，易于檢查，并能充分發揮機床特有的功能，提高了編程效率，比使用CAM軟件有優越性。采用模塊程序，則可以擴展機床的數控功能，以高度的柔性，減少了工作量，提高了工作效率。因此數控模塊化程序開發的價值是不可估量的，它對今后的今后的同類型零件加工程序的編制有著深遠的影響，同時，數控模塊化程序的開發也將影響數控系統系統功能的增加。