宏程序在非圓曲線數控車削加工中的應用

劉春蘭　鐘睿

摘 要：文章圍繞宏程序編制的基本步驟、結構流程圖、編程模板等，并以FANUC系統為例，闡述宏程序在公式曲線中的應用。

關鍵詞：宏程序；函數表達式；定義域

在數控機床切削加工中，經常會碰到一些非圓弧曲線類零件的加工，這類零件的若用Ug、CAXA等自動編程軟件編程，則生成的程序較長、占用內存大、程序修改有一定的困難，若用數控系統提供的圓弧插補指令，則無法滿足編程要求。但是，如果利用宏程序功能，就可以很好地解決這類零件的加工問題，文章以雙曲線為例，闡述宏程序在公式曲線的應用。

1 編制宏程序的基本步驟

對于一些可用函數表達式表示的非圓弧曲面或工件輪廓的數控車削加工，是現代數控系統一個重要的新功能和方法，也是數控車加工實訓、數控技能競賽實操必考核項目，但是對基礎薄弱的中職學生來說，要快速熟練準確地掌握較為困難。

事實上，可用函數表達式表示的非圓弧曲面或工件輪廓的宏程序編制是具有一定的規律性，如表1所示為反映編制非圓弧曲面或工件輪廓曲線加工宏程序基本步驟的變量處理表。

1.1 自變量的選擇

（1）函數表達式中的X和Z坐標中任選一個參數定義為自變量。（2）在定義自變量時，一般選擇參數變化范圍大的作為自變量，數控車削加工時通常將Z軸設定為自變量。（3）根據函數表達式的方便情況來確定X軸或Z軸作為自變量。如某表達式含開三次方的函數，這樣在宏程序中不方便表達。（4）變量的定義也可以根據編程者個人習慣設定。

1.2 確定自變量的定義域

自變量的起止點坐標值是相對于函數表達式自身坐標系的坐標值（如橢圓自身坐標原點為橢圓中心，拋物線自身坐標原點為其頂點）。其中起點坐標為自變量初始值，終點坐標為自變量的終止值。

1.3 進行函數變換，確定因變量相對于自變量的函數表達式。

2 公式曲線宏程序編程模板

2.1 IF語句函數宏程序編程模板

3 宏程序編制結構流程

宏程序數控車削加工函數表達式的曲線，根據上述原理與刀具路徑分析，只要選定了自變量，確定了自變量的定義域和函數表達式，然后再用微小線段逼近的方式就能夠加工出來，其宏程序編制的結構流程圖如圖1、圖2所示。

4 應用舉例

加工如圖3所示零件。工藝條件：工件材質為45#鋼或鋁；毛坯為直徑30mm，長100mm的棒料（文章只以橢圓部份的精車程序且以FANUC系統為例）。

圖樣分析：

（1）圖形中的曲線為橢圓，其方程為X2/142+Z2/202=1，根據圖形所示，選Z軸為自變量，其函數表達式為：X=14（1-Z2/202）1/2，根據計算，自變量其在工件坐標系下的定義域為0至Z 37.321。

（2）根據零件的圖形選用35度精車外圓車刀。

程序：

O0001

S1500 M03

T0101

G00 X30 Z2

Z0

G95 G01 Z0 F0.05

#1=0

WHILE [#1 GE -37.321] DO 1

#2=14*SQRT[1-#1*#1/20*20]

G01 X[2*#2] Z[#1]

#1=#1-0.1

END 1

G00 X30

X100 Z100 M05

M30

5 結束語

在教學工作過程中，大多數學生都認為宏程序高深莫測，運用困難。但作者在進行非圓弧曲線類零件宏程序編寫時，雖相對軟件自動編程有一定的難度，但只要能找出非圓弧曲線的函數關系表達式，加工刀具的選擇和切削用量的選擇等方面入手，掌握宏程序的一些編程技巧，多加研究，哪么問題也就迎刃而解。

參考文獻

[1]杜軍.數控宏程序編程手冊[M].北京：化學工業出版社，2014.

[2]馮志剛.數控宏程序編程方法、技巧與實例[M].北京：機械工業出版社，2007.

[3]陳海舟.數控銑削加工宏程序及應用實例[M].北京：機械工業出版社，2006.

作者簡介：劉春蘭（1979-），女，漢族，講師，學士，研究方向：數控加工技術。

鐘睿（1976-），男，漢族，高級實習指導教師，學士，研究方向：數控加工技術。