宏程序在數控車削加工中的應用

黃秀麗

摘 要 當前，宏程序在數控編程中得到了廣泛的應用，能夠較大地簡化編程，拓寬應用范圍。本文以橢圓曲線輪廓的零件為例，對宏程序在數控車削加工中的應用進行了詳細的介紹，以期能為相關零件加工提供參考。

關鍵詞 宏程序 數控車削 應用

隨著我國工業化進程的不斷推進以及數控技術的發展，零件制造業取得了迅猛的發展，非圓曲線零件的應用也越來越廣泛。在非圓曲線零件加工中，宏程序使用變量的組合以及各種算術、循環語句，能夠有效增加程序的靈活性，實現傳統數控編程無法直接實現的非圓曲線類零件的加工。基于此，筆者進行了相關介紹。

1零件分析

圖1所示零件，此零件左端面是一個橢圓曲線回轉面，中間為階梯圓柱軸面，右端為一螺紋面。對于中間和右端的回轉面，是由直線、斜線、圓弧等要素所組成，可以采用數控系統的G71、G72、G73、G82等循環指令進行編程加工。而左端的橢圓面則無法使用數控系統的指令直接編程，且圖紙中并未給出橢圓的方程、橢圓的中心與加工時編程坐標系中心不重合，這些都給零件的編程加工帶來一定的難度。因此，加工該零件需要解決三個問題：宏程序指令的表達、橢圓方程及轉換、橢圓中心與編程坐標原點的轉換。

2宏程序及指令表達

2.1宏程序的表達與賦值

在使用宏程序編程過程中，通常是以變量作為數據進行編程的。宏程序的變量表達為：#數字，例如：#1.還可以使用變量進行邏輯運算、算術運算和函數的混合運算表達，例如：#4=[#2+#3]*#1.需要注意的是，表達式中是不能出現小括號，只能使用中括號。對自變量可以直接賦值，其格式為：變量號后用“=”直接賦值，例如：#2=6，表示將6賦值給2號變量。也可以用表達式賦值，例如：#4=[#2+#3]*#1，表示將#2的值與#3的值相加后得到的和，再乘以#1的值得到的積賦值給#4.宏程序就是利用系統對變量可以重新賦值的特性，計算出整個非圓曲線上若干個點的坐標值，從而用若干段圓弧線或直線段來逼近理想的輪廓曲線。因此，在數控程序運行中，編程者只需給出輪廓曲線的數學表達式和算法即可，而非圓曲線的擬合線節點坐標則是由數控系統自動來完成的。

2.2宏程序的控制指令

非圓曲線輪廓零件加工常采用控制指令有：WHILE語句、條件轉移IF語句和跳轉語句GOTO。

（1）WHILE指令程序格式為：

當條件式成立時，將重復執行WHILE到ENDW之間的程序段，直到條件不滿足為止。當條件不成立，則執行ENDW后面的程序段。

（2）IF語句指定一個條件表達式，當條件滿足時，則執行某個程序。IF語句和跳轉語句GOTO一起使用。

3橢圓方程與坐標轉換

3.1橢圓數控車削編程方程

數控車削在編制宏程序時，編程坐標采用的是Z、X軸坐標系，而橢圓方程數學表達是X、Y軸坐標系，因此編寫橢圓程序時，要將坐標系轉換為Z、X軸。由圖紙可知，橢圓的X向半軸為b=15mm，Z向半軸a=25mm，則橢圓的方程為：

（1）橢圓參數方程式為：

通常以角度為自變量，則程序表達式為：

（2）橢圓標準方程式為：+=1

①若以X為自變量時，橢圓曲線上各點的Z坐標值表達式為：Z=25/15

則編程時的表達式可以寫成：

式中：#1表示X軸坐標值；#2表示Z軸坐標值；

②若以Z為自變量時，橢圓曲線上各點X的坐標值表達式為：X=15/25 （X為半徑值）

則編程時的表達式可以寫成：

式中：#1表示X軸坐標值；#2表示Z軸坐標值；

3.2橢圓中心與編程坐標原點的轉換

數控車削零件的時候，編程坐標系原點往往與曲線中心不重合，因此，必須對橢圓輪廓曲線上的坐標值進行編程轉換。通過計算橢圓的中心在編程坐標系中的位置，確定編程坐標值與數學坐標值之間的關系，為敘述方便，設定：

4宏程序在數控車削加工中的應用

4.1編制非圓曲線宏程序的步驟

（1）確定自變量。選擇自變量時，通常首先選擇已知變化范圍的變量作為自變量，已知變量比較多時，再考慮已知變化范圍的大小，選擇范圍較大的變量作為自變量。分析零件圖形，確定Z為自變量，X為因變量。

（2）設置自變量的起止點坐標值，橢圓曲線Z向起點坐標為0，終點坐標為-25.

（3）調用循環語句。根據已知條件選擇相應的循環指令及循環條件。采用WHILE語句，宏程序的循環條件是Z≥-25，即#1GE-25.

（4）依據函數關系，確定因變量與自變量的表達式，則表達式為：#2=15*SQRT[25*25-#1*#1]/25。式中：#1表示Z軸坐標值；#2表示X軸坐標值；

（5）確定非圓曲線上各點的編程坐標值。

（6）采用G01指令，即用直線段擬合橢圓曲線的軌跡。

（7）確定自變量的變化規律。自變量可以遞增，也可以遞減。遞增或遞減的變化量的大小影響加工精度。零件中確定Z（#1）為自變量。賦初值：#1=0，因其終點值為-25，所以自變量采用遞減變化，即#1=#1-0.1.

4.2編制宏程序的結構流程圖

編制結構流程框圖如圖2所示。

4.3橢圓曲線輪廓零件參考程序（部分精加工程序）

5結語

綜上所述，在數控車削加工中，應用宏程序，能夠實現對非圓曲線類零件的加工，簡化程序，擴展了應用對象的范圍，大大增強了數控機床的使用功能。在數控車削加工中，編程人員要熟練掌握宏程序的編程指令，結合非園輪廓曲線的方程式及坐標轉換，正確編寫宏程序，從而提高非圓曲線類零件的加工效率。

參考文獻

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[2] 俞超，羅根云.淺談宏程序在數控車削加工編程中的應用[J].技術與市場，2016（11）.