HNC-21T數控系統宏指令在曲線表面加工中的應用

邵永錄

（吉林工業職業技術學院化工機械系，吉林吉林132013）

0 引言

近年來，伴隨數控設備的不斷普及，機械制造企業對數控設備的依賴程度越來越高，但現有數控設備并未最大程度地發揮其本身具備的功能。在橢圓、拋物線、漸開線、雙曲線、正弦曲線、余弦曲線等曲線表面加工中通過使用宏指令編程，可繼續發揮原有數控機床的功能。本文結合企業生產中遇到的車削加工橢圓曲線表面問題，分析研究了在不同加工階段的不同宏程序的編寫方法，為企業實際生產中利用宏程序解決各種公式曲線表面操作帶來一定的借鑒作用。

1HNC-21T宏程序基礎

1.1 宏變量與常量

#0～#49為當前局部變量，#50～#199為全局變量，PI（圓周率π）及常數值等為常量。

1.2 運算符與表達式

+，-，*，/為算術運算符；EQ（=），NE（≠），GT（＞），LT（＜），GE（≥），LE（≤）為條件運算符；AND，OR，NOT 為邏輯運算符；SIN，COS，TAN，ATAN，ATAN2，ABS，INT，SIGN，SQRT，EXP等為函數。

表達式是用運算符連接常量、宏變量與函數構成的，如

1.3 賦值語句

給宏變量傳遞一個常數或表達式的值叫做賦值。如：#2=30；或

1.4 循環語句

格式：WHILE條件表達式

ENDW

例如：WHILE#1 GE 30//當條件滿足時向下執行

……//執行指令

#1=#1+0.3//自變量遞增（或遞減）變化

ENDW//當WHILE后的條件不滿足時，執行此句后面的程序

2 零件加工工藝

機械加工零件的車削加工工藝過程，通常是先進行粗加工，然后再進行精加工。粗加工時，對于外表面的加工先從直徑最大處開始向直徑較小部分過渡進行粗加工，對于內表面的加工則先從直徑小的遠端向直徑較大的近端過渡加工。精加工則按實際輪廓軌跡進行數控加工。

針對如圖1所示的零件橢圓曲面內孔表面，毛坯底孔為φ50孔，從毛坯底孔φ50加工到橢圓內孔最小徑φ54，采用常規編程方案，這里不贅述，而曲線表面內孔部分，利用宏指令編程處理，通過使用內孔鏜刀對其進行粗加工，然后進行精加工而成為最終的部分橢圓曲面表面。HNC-21T數控系統支持的粗、精加工宏指令編程方法可分為以下幾種方案：

圖1 橢圓內孔零件

2.1 粗加工方案

1）嵌入G71指令的精加工程序段，利用粗加工復合循環指令來進行粗加工；

2）使用G80指令，利用固定循環指令來進行粗加工；

3）使用宏程序直接實現粗加工。

2.2 精加工方案

1）直接寫入G71指令的精加工程序段，實現精加工；

2）使用宏程序直接實現精加工。

3 程序設計

程序設計的基本過程是結合已知圖形的已知條件，首先建立工件坐標系，然后求取曲線表面所在曲線的數學模型（即數學方程），然后是確定自變量，之后是通過自變量將因變量表示出來。

3.1 建立工件坐標系

如圖2所示，在工件右端面幾何中心建立工件坐標系，然后，根據已知條件進行數學模具的構建。數學模型為

圖2 建立工件坐標系

3.2 設置自變量與因變量

設置Z坐標為自變量，用#1表示；則X坐標為因變量，用#2表示。使用前述的式（1）推導，則可得出使用#1表示的#2的表達式為：

#2=25*SQRT［1-（［#1］*［#1］）/1 600］+10

3.3 程序編寫

3.3.1 粗加工程序

此段程序有三種寫法：

第一種：嵌入G71指令的精加工程序段，實現粗加工。使用G71進行零件的粗加工，通常是將曲線段直接書寫精加工宏程序，嵌入到精加工程序段中，Z向（#1）取值從最右向左方向進行，所以給Z（#1）賦初值為0，使其按遞減方式逐漸減小到-30。

G00X40 Z15

G71 U1.5 R1 P10 Q20 E1

N10G00 X0

G01 Z0 F80

#1=0

WHILE#1 GE-30

#2=25*SQRT［1-（［#1]*［#1］）/1600］+10

G01 X［2*［#2］］Z［#1］F80

#1=#1-0.05

ENDW

N20 G01 X30 F80

G00 Z15

第二種：使用G80指令，實現粗加工。使用G80進行零件孔的粗加工，通常都是從最小圓直徑遠端處逐漸向直徑較大的近端方向進行加工，即自變量Z向取值從最左向右方向取值，所以給Z（#1）賦初值為-30，使其按遞增方式逐漸增大到0。

G00 X40 Z15

#1=-30

WHILE#1 LE 0

#2=25*SQRT［1-(［#1］*［#1］）/1600］+10

G80 X［2*［#2］+1］Z［［#1］+0.5］F100

#1=#1+1

ENDW

第三種：使用宏程序直接實現粗加工。使用宏程序直接實現粗加工，通常也是從最小圓直徑遠端處逐漸向直徑較大的近端方向進行加工，因此自變量Z向取值也是從最左向右方向取值，所以給Z（#1）賦初值為-30，使其按遞增方式逐漸增大到0。

G00 X40 Z15

#1=-30

WHILE#1 LE 0

#2=25*SQRT［1-（［#1］*［#1］）/1600］+10

G00 X［2*［#2］+1］

G01 Z［［#1］+0.5］F100

G01 U4

G00 Z15

#1=#1+1

ENDW

3.3.2 精加工程序

此段程序有兩種寫法，第一種是嵌套到G71指令的精加工程序段實現，第二種方法是直接書寫程序進行精加工。兩種方法的程序曲線部分加工程序相同，如下所示：

#1=0

WHILE#1 GE-30

#2=25*SQRT［1-（［#1］*［#1］）/1600］+10

G01 X［2*［#2］］Z［#1］F80

#1=#1-0.05

ENDW

4結語

綜上所述，在實際生產中，結合已知條件構建數學模型，然后設置合適的自變量，將因變量用自變量準確表達出來，然后是利用HNC-21T數控系統的宏程序指令語言編寫加工程序，可靈活應用粗加工的三種方法之一，從而解決粗加工問題，精加工可參照前述兩種編程方法完成。HNC-21T數控系統中曲線表面零件的粗、精加工中較其它品牌數控系統適應性強，運用性靈活，編程方法多種多樣，能夠適用橢圓、拋物線、雙曲線、漸開線等曲線的編程需求，可滿足企業的實際生產需求。

［1］ 邵永錄，陳秀萍.巧用宏程序解決企業的數控加工問題［J］.現代交際，2009（12）：94-95.

［2］ 張明，李平，苗發祥，等.FANUC系統切削非橢圓曲線零件的宏程序編程［J］.機械工程與自動化,2015(2)：196-197，199.