數控加工中數控程序的簡化

江蘇鷹游紡機有限公司 劉永宏 王賽虎 張斯緯 /文

數控機床是按照事先編制好的機床系統可以識別的加工程序，對被加工零件進行自動加工。加工程序的編制在數控加工中是十分重要的，在生產加工中數控程序的編制是數控機床操作人員必須掌握的一門技術，也是我們在加工過程中提高機床效率的重要途徑。

數控程序的編制可以分為手工編程和軟件自動編程。手工編程首先要分析圖樣和技術要求，確定裝夾方式、加工基準、工步次序以及刀具切削參數的工藝數據，圖紙加工尺寸計算，此外，程序的編寫校對均是由人工完成的編程方法。適用于形狀簡單、計算簡單以及工序簡單的工件加工，它的特點是程序的可讀性比較好,且加工后的刀具路徑均勻，適用于大批量生產的產品中。自動編程用自動編程軟件生成零件圖形和給定加工參數，軟件自動生成加工程序。適用于單件小批量的形狀復雜且難于計算手工編程困難的零件。

在生產中，如工件的形狀相對簡單，沒有復雜的曲面，且批量比較大，形狀比較固定，采用的是手工編程較為簡潔方便，充分發揮手工編程可讀性好、程序簡潔、路徑清晰、調試方便、加工后工件表面刀紋均勻、觀賞性好的優點。在加工過程中要提高工作效率程序的簡化至關重要，程序的簡化主要是通過使用子程序和宏語句編程的方法。

1 子程序的應用

1.1子程序的定義

子程序為在加工程序中不同位置上的一連串程序，這些程序具有完全相同或者相近的內容，為了化簡程序段可以將重復程序段單獨抽出來，按照規定的格式編輯子程序。在工作中，主程序需要調用該子程序，則通過固定的子程序調令來調用該程序，執行完子程序后返回主程序，繼續執行后面程序命令。

1.2子程序使用的目的與作用

子程序的使用可以減少程序段重復編程、編程的效率能夠大幅提高，編程出錯率也得到有效的降低。在生產過程中，主程序可以調用子程序，同時子程序也可以調用下一級子程序。主程序結束指令后建立子程序，該過程是一個固定循環過程，

子程序更進一步的作用，如示例2多個零件的子程序，如在機床工作臺上安裝6個虎鉗，每個虎鉗會使用一個新的X、Y零值。在程序中，它們可以被調用為G54至G59。機床將告知每一個虎鉗的工作臺位置。通過使用一個邊緣探測器或者指示器，就可以確定每一個工件的零點。使用工作坐標系補償頁面內的部件零設置鍵，以記錄每一個X、Y位置，一旦每個虎鉗的X、Y零位處于補償頁面，就可以開始編程。

1.3子程序的使用原則

（1）在處理工件外形輪廓相同的零件時，這時只需編寫一個子程序，主程序調用該子程序命令即可。

（2）工件在加工過程中，出現相同的走刀路線，并且反復的出現該軌跡；在某一區域內被加工的工件刀具需要分層或反復的走刀，走刀軌跡出現特定形狀，此時編輯子程序比較方便，該環節注意使用增量方式編程。

（3）加工過程中，每個子程序的內容是相對獨立的。在加工復雜工件時，會調用多個獨立的子程序，優化加工過程。編輯獨立的子程序，在加工過程中主程序只需要調用換刀命令和調用子程序命令。

1.4子程序的格式

在整個生產過程中 ，主程序對子程序指令的調用是一個程序段，它的調用格式隨著機床的數控系統格式而定，一下我們以HASS（哈斯）系統為例。

子程序一般格式如下：

子程序號的開頭從繼“N”開始到M99結束，完成整個子程序運行過程。

1.5子程序的調用

子程序調用使用如下格式

其中M97為程序調用子程序的指令，P的后面數字是子程序的號，L后面數字是指令被重復調用的次數，當程序只被調用一次也可以省略不寫。

1.6子程序調用舉例

示例1：

圖1沉框加工圖

圖1中三沉框尺寸一樣，所以用子程序后的程序要簡潔好懂些，G52是偏移工件坐標系，將坐標系分別設在三個沉框的左下角。上圖中沉框的尺寸較簡單，程序優勢不太明顯，如果圖形尺寸復雜些，程序優勢就會更加明顯。

示例2：

圖2表示多個工件安裝。一旦在程序內指定了虎鉗，每一個虎鉗就會有一個絕對零值。通過G54至G59以及G110至G129，就可以實現這一點。

圖2中心位置鉆孔

2 宏語句的應用

2.1 宏語句的定義

宏語句是若干行碼，它允許編程者像使用任何標準編程語言那樣來操作控制器。通過應用變量、運算符、函數名以及控制語句其中應用最多的為控制語句。

2.2 算數運算和邏輯運算

在變量運算過程中，變量和常量之間可進行多種運算，優先運算的順序如下：

（1）函數；

（2）乘除，邏輯與；

（3）加減，邏輯或，邏輯異或。

可以用［］來改變順序。

2.3 控制語句

控制語句允許編程者進行有條件或無條件轉移，也可按一定條件重復執行一段代碼。

2.3.1 無條件轉移

在HASS（哈斯）控制器中，有直接轉移和計算后轉移兩種無條件轉移方法。

直接轉移就是通過指令直接轉移到指定的程序段中。如 GOTO15 就是直接轉移到N15行。這種轉移很簡單使用。

計算后轉移就是允許將控制轉換至同一子程序的另一程序段去，轉移程序段可以通過GOTO #n的形式，以局部變量給出或GOTO[表達式]形式表出。

2.3.2 條件轉移

條件轉移允許程序將控制轉移至同一程序內的另一碼段，只有宏有效的情況才能進行條件轉移。其形式為IF[條件表達式] GOTO n,其中條件表達式為一個利用布爾運算（不等于NE，等于EQ，小于LT，大于GT，小于或等于LE，大于或等于GE，）的任意表達式

2.3.3 循環（WHILE）語句

語句格式為：

在條件語句為真時，程序執行語句從D0 m到END m該程序段。在條件語句為假時，程序執行END m程序段。DO和END后的數字只能使用阿拉伯數字，若為其他數字程序則會報警，該數字表示循環執行的范圍。根據生產需要，D0-END循環語句可以被需執行多次。

2.4 宏語句的應用舉例

圖3中各個槽寬和間距均等，用宏語言編的程序比較簡潔直觀，比較好懂。

圖3 槽板加工圖

3 總結

在加工一些形狀規則，沒有曲面的零件時，手工編程要優于自動編程，可縮短編程時間，刀具路徑較規則，沒有多余的走刀路徑，可以得到想要得到的走刀路徑，加工后的表面規整。在編程過程中，合理的應用子程序和宏語言，可縮短編程時間和閱讀程序時間，達到提高工作效率的目的。