宏程序嵌套在凹橢圓車(chē)削加工中的應(yīng)用

高穎穎，凌志浩

（河南工業(yè)技師學(xué)院，河南 鄭州 450007）

隨著數(shù)控機(jī)床的普及和數(shù)控技術(shù)的推廣，數(shù)控編程在機(jī)械制造行業(yè)中越來(lái)越重要。在數(shù)控編程領(lǐng)域中，手工編程適合于幾何形狀不太復(fù)雜、編程計(jì)算較簡(jiǎn)單、程序量不大的場(chǎng)合。但在數(shù)控零件加工中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些典型方程曲線輪廓的加工，如橢圓、拋物線、漸開(kāi)線、擺線、球面等。對(duì)于這些輪廓曲線的加工，由于一般的數(shù)控機(jī)床無(wú)此曲線的插補(bǔ)功能(數(shù)控車(chē)球面除外)，所以要用普通的手工編程完成這些輪廓的加工幾乎不可能。但通過(guò)宏程序編程可以實(shí)現(xiàn)普通編程難以實(shí)現(xiàn)的功能，且應(yīng)用靈活，形式自由，加工程序簡(jiǎn)單易懂，是加工編程的重要補(bǔ)充。

1 宏程序概述

在程序中用戶(hù)可以使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)混合運(yùn)算。這種有變量的程序叫宏程序。

用戶(hù)宏程序的最大特點(diǎn)是：在用戶(hù)宏程序主體中，可以使用變量及用戶(hù)宏程序命令，還可以進(jìn)行變量間的運(yùn)算以及在變量中設(shè)定實(shí)際值。此外，宏程序還提供了循環(huán)語(yǔ)句、分支語(yǔ)句和子程序調(diào)用語(yǔ)句，有利于編制各種復(fù)雜的零件加工程序，避免手工編程時(shí)進(jìn)行繁瑣的數(shù)值計(jì)算，精簡(jiǎn)了程序量，提高加工效率。

2 凹橢圓宏程序編制方法

下面以圖1所示的工件為例，介紹凹橢圓宏程序的編制方法。采用FANUC-0i數(shù)控系統(tǒng)，工件為Ф52mm的棒料，刀具為93°菱形外圓車(chē)刀，橢圓長(zhǎng)半軸30mm、短半軸20mm，建立如圖1所示的工件坐標(biāo)系，橢圓長(zhǎng)軸設(shè)為Z軸，橢圓短軸設(shè)為X軸。

圖1 零件圖

自身的標(biāo)準(zhǔn)方程X2/202+Z2/302=1,其圓心與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)并不重合，則需要在編程時(shí)候進(jìn)行平移使兩者重合即可。

采用直線擬合，在Z向分段，以0．05mm為一個(gè)步距，把Z作為自變量，用任一點(diǎn)的Z值來(lái)表達(dá)該點(diǎn)的X值，求得：

X=2/3*SQRT[900-X*X]

要加工成圖樣所示形狀和尺寸，完整的精加程序如下：

O0001;

M03 S500 TO101 F0.2;

GOO X55.Z2.;

G90 X50.Z-80.;//先車(chē)出外圓輪廓

G01 Z-8.;//定位，為車(chē)橢圓做準(zhǔn)備，沒(méi)有定位到Z-8.7，可保證橢圓完整車(chē)削

#1=2*10;//徑向最大切削余量，因?yàn)镕AUNC系統(tǒng)默認(rèn)為直徑編程，因此*2

WHILE[#1 GT 0]DO1;//如果變量1大于0，則執(zhí)行循環(huán)語(yǔ)句，否則執(zhí)行END1下行

#1=#1-4；//徑向一次吃刀深度2mm

#2=27；//Z初始值

WHILE[#2 GE-27]DO2;//嵌套循環(huán)

#2=#2-0.05; //Z向步距0.05，若想提高加工精度，可以減小0.01

#3=2/3*SQRT[900-#2*#2];

G01 X-[2*#3-#1-35-2*20]Z[#2-34.7];//直徑編程，小線段插補(bǔ)

END 2;//循環(huán)體2結(jié)束

G00 X65.;

Z-10.;

END 1;//循環(huán)體1結(jié)束

GOO X65.;

GOO X100.Z100.;

M30;

在數(shù)控車(chē)床上執(zhí)行該程序后，得到工件實(shí)體如圖2所示。

圖2 工件實(shí)物圖

幾點(diǎn)說(shuō)明：

（1)上述程序可以適用于不同起始點(diǎn)、不同角度的橢圓加工，對(duì)于加工不同尺寸的橢圓零件，不必修改宏程序，只需修改相應(yīng)變量的賦值數(shù)據(jù)就可以了。

（2）對(duì) G01 X-[2*#3-#1-35-2*20]Z[#2-34.7];這一段程序的理解。這段程序是整個(gè)橢圓加工中很重要的一部分，他描述了橢圓的輪廓；凹橢圓和凸橢圓加工程序的主要區(qū)別就在此，如果X取正值，則加工出來(lái)為凸橢圓，如果X取負(fù)值，則加工出來(lái)為凹橢圓，不過(guò)兩者具體平移量應(yīng)根據(jù)實(shí)際工件而定。對(duì)同一個(gè)圖來(lái)講，凸橢圓和凹橢圓的加工，平移量也不同。

（3）本程序利用宏程序嵌套來(lái)實(shí)現(xiàn)橢圓的加工，第一個(gè)WHILE語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)切削余量的分層，第二個(gè)WHILE語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)橢圓輪廓的加工，兩者結(jié)合就實(shí)現(xiàn)了零件圖的加工。

（4）以上程序適用于FANUC系統(tǒng)，采用直徑編程。如果使用廣州數(shù)控系統(tǒng)，則在循環(huán)里面不認(rèn)G90指令，需要把G90拆分成四步G00和G01來(lái)執(zhí)行。

（5）對(duì)于拋物線、雙曲線等其他非圓曲線加工，也可以根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)方程或參數(shù)方程，通過(guò)編制相關(guān)宏程序完成。

3 結(jié)語(yǔ)

利用變量編制的宏程序具有很好的易讀性和易修改性，程序簡(jiǎn)潔，邏輯嚴(yán)密，通用性強(qiáng)。通過(guò)編制凹橢圓宏程序，很好地解決了在數(shù)控車(chē)床上加工凹橢圓輪廓的編程難題，不僅省去了繁瑣的節(jié)點(diǎn)計(jì)算，而且簡(jiǎn)化了編程工作，為編制其他非圓曲線宏程序提供了借鑒和參考。通過(guò)編制宏程序，手工編程也可以完成復(fù)雜零件的編程工作。

盡管使用各種自動(dòng)編程軟件來(lái)編制數(shù)控加工程序已成為主流，但是在手工編程中編制宏程序仍然是解決各種復(fù)雜問(wèn)題的主要方法。運(yùn)用宏程序指令，可大大簡(jiǎn)化程序，提高手工編程的效率；拓展數(shù)控車(chē)床手工編程應(yīng)用范湖，提高枧床的使用性能。

在使用宏程序時(shí)，注意把握宏程序和普通程序語(yǔ)句的異同。在生產(chǎn)中，妙用用戶(hù)宏程序，可提高我們的生產(chǎn)效率，加工出普通機(jī)床、普通指令難以加工出的零件；在教學(xué)中，妙用用戶(hù)宏程序，可增強(qiáng)學(xué)生的能力，加深數(shù)控教學(xué)內(nèi)容的深度，取得更佳的教學(xué)效果。

[1]許為民.數(shù)控加工中宏程序的應(yīng)用[J].機(jī)械制造與研究，2007，36(5):56-59.

[2]劉耀林，賈濤.橢圓宏程序編制方法與應(yīng)用研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2009，31(7):94.