子程序在數(shù)控車編程中的創(chuàng)新應(yīng)用

席鳳征

（徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

1 數(shù)控編程中子程序的作用

在進(jìn)行零件加工編程之前，首要工作就是對(duì)加工零件的特征進(jìn)行分析，當(dāng)遇到如下零件，如重復(fù)性結(jié)構(gòu)的零件、對(duì)稱性的零件、形狀全等性的零件，采用常規(guī)的編程插補(bǔ)指令來編寫刀位點(diǎn)的走刀軌跡的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)編寫的走刀軌跡有很多是重復(fù)的，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致編寫的程序段煩瑣冗長，而且會(huì)占用數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存，造成加工效率降低。如果編程中把這些重復(fù)程序段作為一個(gè)子程序來看待，在數(shù)控編程中把這些重復(fù)的程序段在主程序直接調(diào)用，就能達(dá)到簡化編程的目的。

采用子程序編程可以實(shí)現(xiàn)簡化的目的[1]，使程序更有可讀性。除此之外，子程序在數(shù)控編程中具有承上啟下的作用，鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，所以子程序在數(shù)控車編程中占有重要的位置，而且子程序編程也是數(shù)控編程的難點(diǎn)——宏程序編程或參數(shù)編程的基礎(chǔ)。

通過最新調(diào)查數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)ANUC 系統(tǒng)和SIEMENS 系統(tǒng)是在生產(chǎn)中應(yīng)用最多的兩種系統(tǒng)，在實(shí)際編程教學(xué)中，要讓學(xué)生明確FANUC 系統(tǒng)和SIEMENS 系統(tǒng)子程序的命名規(guī)則、調(diào)用格式及結(jié)束字是有區(qū)別的，并能夠在子程序編程中熟練正確地運(yùn)用。

2 編寫子程序的精髓與編程思路

數(shù)控編程的實(shí)質(zhì)就是編寫刀位點(diǎn)的走刀軌跡的過程，即在建立的工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）中用常用的插補(bǔ)指令把走刀軌跡編寫出來。子程序的編寫與主程序的編程思路一致，唯獨(dú)不同之處就在于子程序的走刀軌跡表述使用相對(duì)（增量）坐標(biāo)指令來實(shí)現(xiàn)[2]。

經(jīng)過近幾年的實(shí)踐編程，總結(jié)出以下幾個(gè)步驟，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：①在主程序中指定子程序的開始點(diǎn)，即起刀點(diǎn)；②計(jì)算總加工余量，計(jì)算方法為總加工余量=起刀點(diǎn)位置－最終加工尺寸位置；③根據(jù)零件的材質(zhì)、使用的刀具選擇合理的切削深度（背吃刀量），這里的切削深度指的是每次子程序調(diào)用切削深度（背吃刀量）；④根據(jù)總加工余量和切削深度來確定在主程序調(diào)用子程序的次數(shù)，計(jì)算方法為次數(shù)=總加工余量/切削深度（次數(shù)為整數(shù)）；⑤在子程序中，使用增量（相對(duì)）坐標(biāo)指令方式描述被加工輪廓的走刀軌跡；⑥在子程序中，使用增量（相對(duì)）坐標(biāo)指令方式編寫退刀軌跡；⑦在子程序中，走刀軌跡形成一個(gè)封閉的循環(huán)，即刀位點(diǎn)到下一次循環(huán)的起始點(diǎn)[3]。

3 子程序在數(shù)控車編程中實(shí)現(xiàn)復(fù)合循環(huán)功能

數(shù)控車床中，復(fù)合循環(huán)指令在編程中使用廣泛，例如，F(xiàn)UNNC 系統(tǒng)的 G70、G71、G72、G73，SIMENS 系統(tǒng)的CYCLE95、CYCLE97 等。對(duì)于編程員或者學(xué)生來說，探究編程實(shí)質(zhì)、提高編程能力是他們不懈努力的追求，因此，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，也可以用子程序調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)符合循環(huán)功能[4]。舉例說明，毛坯直徑為φ43 mm 的棒料，零件圖紙如圖1 所示。

圖1 零件圖紙（單位：mm）

具體方法如下：①編程原點(diǎn)設(shè)置在零件右端面的中心處，零件輪廓上的特征點(diǎn)A、B、C、D、E、G的坐標(biāo)為A（18，0），B（22，-2），C（22，22.8），D（22，24.86），E（34.7，-53.7），F(xiàn)（34.7，-57.7），G（42，-62.2），根據(jù)子程序的編寫步驟，首先在主程序中制定子程序的調(diào)用的開始點(diǎn)，考慮精加工，留了0.5 mm 的精車余量，故起到點(diǎn)設(shè)置φ44.5 mm；②確定總加工余量[5]，輪廓中A點(diǎn)是最終直徑φ18.5 mm（留了0.5 mm 精車余量），根據(jù)公式計(jì)算出總余量26mm；③根據(jù)每次背吃刀量，確定在主程序的調(diào)用次數(shù)，本例中選用每次進(jìn)刀2 mm，加工13 次到粗車最終直徑φ18.5mm。

子程序走刀軌跡圖從循環(huán)點(diǎn)加工起始P—A—B—C—D—E—F—G—H—I—J—A（循環(huán)終止點(diǎn)）。在編寫子程序時(shí)，用相對(duì)指令形式把刀位點(diǎn)的走刀軌跡描述出來，具體參考子程序如表1 所示。

表1 參考子程序

在編寫主程序中調(diào)用子程序13 次來實(shí)現(xiàn)對(duì)該零件的粗加工，相當(dāng)于運(yùn)用FANUC-0i 系統(tǒng)中的G71 復(fù)合循環(huán)指令或SIEMENS-802D 系統(tǒng)的CYCLE95 循環(huán)指令加工；在主程序中調(diào)用子程序1 次來實(shí)現(xiàn)對(duì)該零件的精加工，相當(dāng)于運(yùn)用FANUC-0I 系統(tǒng)的G70 復(fù)合循環(huán)指令加工。

4 結(jié)束語

由此可見，在對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控編程過程中，根據(jù)零件形狀特征，如果遇到一些幾何特征完全相同的，這個(gè)時(shí)候?yàn)榱吮苊饩幊痰闹貜?fù)軌跡的編程，就可以考慮采用子程序方式來簡化編程。運(yùn)用調(diào)用子程序的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，可以大大減少編程人員計(jì)算基點(diǎn)的個(gè)數(shù)，減少編程量，提高編程人員的編程效率。但是，在編制子程序時(shí)，要牢記增量變化，不可亂用。

一個(gè)零件質(zhì)量的高低往往取決于它對(duì)編程細(xì)節(jié)的關(guān)注程度。數(shù)控加工技術(shù)作為一個(gè)熱門的專業(yè)之一，編程教學(xué)則是該專業(yè)的一個(gè)細(xì)節(jié)，而子程序編程是數(shù)控編程的重要環(huán)節(jié)，對(duì)它掌握的熟練程度則決定數(shù)控編程人員的水平。