摘 要 宏程序作為數(shù)控系統(tǒng)的特殊的高級功能指令，可實現(xiàn)工件特殊輪廓的編程或構(gòu)成靈活的功能塊。文章通過對形狀要求特殊輪廓軸的加工過程分析，最終采用宏程序編程的解決方案，實現(xiàn)了高效、高質(zhì)量的加工。

關鍵詞 節(jié)流芯軸；手工編程；宏程序

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0117-02

在液壓設備中，很多芯軸的形狀要與流體力學計算的結(jié)果相符，即要得到流線輪廓的芯軸。以前流線輪廓的軸，一般在普通車床上加工，采用近似逼近的方法或者仿形加工，但因形狀的精度低而且軸的表面精度也很難保證，導致節(jié)流軸部分的工作不理想。圖1示的節(jié)流芯軸就是根據(jù)流體力學的計算得到的，要求軸的圓弧段是非線性的，而且表面質(zhì)量要求很高。

圖1 節(jié)流芯軸零件圖

用普通車床加工的芯軸，在液壓機工作的過程中，個別會出現(xiàn)輕微的噪聲，嚴重的會出現(xiàn)缸的蠕動。經(jīng)過分析，主要原因是軸的表面輪廓和表面質(zhì)量不能達到理想的要求所導致，或者軸在定位時出現(xiàn)偏心，以上兩者都是在加工過程中產(chǎn)生的加工誤差，所以提高芯軸零件的質(zhì)量是迫在眉睫的。

1 解決

數(shù)控車床在加工常見的零件輪廓時，加工直線可利用數(shù)控車床具有的直線插補指令、圓弧可利用圓弧插補指令實現(xiàn)，這種能力是普通車床不具備的。在數(shù)控車床編程的方法有兩種：手動編程和自動編程，這兩種編程方法因特點各不相同，應用也不同。自動編程方法，是在計算機上用可以建立模型的CAM軟件建立零件模型，并做好走刀路線和工藝參數(shù)確定，計算機按設定的工藝過程進行數(shù)值計算，自動生成零件加工程序，最后利用CAM 的后處理功能生出數(shù)控機床能讀取的G代碼程序，通過通訊接口將程序直接送到數(shù)控系統(tǒng)，控制機床進行加工。手動編程是包括分析零件圖紙、制訂加工工藝、運算刀具軌跡，編寫零件加工程序等過程都是由人完成的。

在編制節(jié)流芯軸的程序的過程中，在生成流線輪廓線時，發(fā)現(xiàn)CAM軟件包括UG、SolidrWorks等生成的輪廓的直徑尺寸不能滿足設計要求，最大的直徑尺寸和理論計算值相差0.5 mm。只有采用手動編程，在手動編程中，功能靈活而且強大的宏程序是生產(chǎn)廠商為滿足用戶的特殊需要而設計的，宏程序是用類似計算機高級語言（如C語言）可以進行變量賦值、算術(shù)運算、邏輯運算和函數(shù)混合運算的程序編寫形式，并含有循環(huán)、判斷、分支和子程序調(diào)用的功能指令，以滿足各種復雜的零件加工程序編程的需要。

2 編程思路

在零件的編程時，關鍵是流線段的實現(xiàn)，其編程時根據(jù)微分原理，即先在零件輪廓曲線的起點和終點之間按一定微小距離進行等分處理，再求出與Z軸對應的流線X軸的坐標，兩個相鄰的流線點之間用直線插補近似加工出零件輪廓，用循環(huán)語句實現(xiàn)工件加工。即在規(guī)定編程誤差范圍內(nèi)用一系列光滑連接的直線段或圓弧段分割逼近給定的曲線，使得逼近誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，利用高級語言中的循環(huán)程序的設計方法，編制出零件的加工程序。

具體實現(xiàn)方法流線段擬用等間距直線逼近法，以z值間距為循環(huán)變量，由標準方程求；利用直線插補處理；將兩個間距點之間利用直線插補來代替流線。因等分點間距很小，流線擬合精度提高。

在編程時，應強調(diào)的時：在確定Z軸的數(shù)據(jù)點時，等分點越多，擬合的精度越高，加工的精度越高，但是加工的時間會相應增多。

3 程序清單

在加工時采用廣數(shù)數(shù)控機床980TDB加工，編程分為三段，T0404刀具為粗加工零件的外輪廓段，在加工完成后用宏程序編程加工流線輪廓段；T0101加工零件的螺紋段；T0202加工零件的密封槽段。下面是加工源程序。

O9900

T0404

M08

G98

S600M03

G0G42X200

Z1.0

X36

G01X36F100

G71 U1.0R0.5

G71P10Q20F100

N10 G1X13.8

X15.8Z-1.0

Z-27

X17.98

X19.98W-1

Z-37

X28.98W-0.5

Z-134

X36W-3

N20Z-150

G0Z-150

X31

G71U1.0R0.5

G71U1.0R0.5

G71P30Q40U0.1W0.05F150S600

N30 G1X30F50S900

Z-40

X29.97

#1=0.0

WHILE[#1 LE 100] DO 1

#2=SQRT#1

#3=2*SQRT[225-3.12*#2]

G1 X[#3] Z-[#1+40] F50.0

#1=#1+0.01

END1

N40 W-3

T0505

G70 P30 Q40

G01 X40

G00X200Z100

T0101

M30S300

G0 Z1.0

X17.0

G76P041060Q10R0.01

G76X13.4Z-26P1299Q600F2.0

G0X200

Z10

T0202

G00X40Z1

M03S400

G0X21Z-33

G01X16.01F30

G04X1

G00X21

G00X200Z10

M05M09

M30

%

4 結(jié)束語

1）在處理特殊輪廓的自動編程時，要校核CAM軟件的精度，以確保加工質(zhì)量。

2）宏程序編寫的基礎是建立正確的數(shù)學模型，合理選定自變量并正確寫出因變量表達式是編程的關鍵，并合理使用循環(huán)語句來達到往復加工輪廓。

3）直線擬合時要注意坐標處理，坐標原點的位置不同，循環(huán)的方式不同，在編程時要掌握好坐標的轉(zhuǎn)換。

4）對于等分距離的長度要合理選擇，粗加工可取大值，以提高粗加工效率；在精加工時為保證精度應取較小值。

5）安裝數(shù)控加工后的芯軸的液壓機的工作平穩(wěn)，而且數(shù)控加工零件的生產(chǎn)效率大大提高。

參考文獻

[1]涂志彪，趙曉運.淺析曲面圖形數(shù)控加工宏程序編程與CAM編程[J].電子測試，2013（5）：78-79.

[2]盛利強.數(shù)控車非圓曲線輪廓的加工—宏程序編程思路[J].機械研究與應用，2009（3）：71-72.

[3]趙太平.數(shù)控車削編程與加工技術(shù)[M].北京：北京理工大學出版社，2006.

[4]黃啟紅.宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應用[J].制造業(yè)自動化，2011（5）：49-51.

作者簡介

王曉東（1964-），男，遼寧岫巖縣人，副教授，本科，碩士學位，研究方向：機械電子工程。endprint

摘 要 宏程序作為數(shù)控系統(tǒng)的特殊的高級功能指令，可實現(xiàn)工件特殊輪廓的編程或構(gòu)成靈活的功能塊。文章通過對形狀要求特殊輪廓軸的加工過程分析，最終采用宏程序編程的解決方案，實現(xiàn)了高效、高質(zhì)量的加工。

關鍵詞 節(jié)流芯軸；手工編程；宏程序

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0117-02

在液壓設備中，很多芯軸的形狀要與流體力學計算的結(jié)果相符，即要得到流線輪廓的芯軸。以前流線輪廓的軸，一般在普通車床上加工，采用近似逼近的方法或者仿形加工，但因形狀的精度低而且軸的表面精度也很難保證，導致節(jié)流軸部分的工作不理想。圖1示的節(jié)流芯軸就是根據(jù)流體力學的計算得到的，要求軸的圓弧段是非線性的，而且表面質(zhì)量要求很高。

圖1 節(jié)流芯軸零件圖

用普通車床加工的芯軸，在液壓機工作的過程中，個別會出現(xiàn)輕微的噪聲，嚴重的會出現(xiàn)缸的蠕動。經(jīng)過分析，主要原因是軸的表面輪廓和表面質(zhì)量不能達到理想的要求所導致，或者軸在定位時出現(xiàn)偏心，以上兩者都是在加工過程中產(chǎn)生的加工誤差，所以提高芯軸零件的質(zhì)量是迫在眉睫的。

1 解決

數(shù)控車床在加工常見的零件輪廓時，加工直線可利用數(shù)控車床具有的直線插補指令、圓弧可利用圓弧插補指令實現(xiàn)，這種能力是普通車床不具備的。在數(shù)控車床編程的方法有兩種：手動編程和自動編程，這兩種編程方法因特點各不相同，應用也不同。自動編程方法，是在計算機上用可以建立模型的CAM軟件建立零件模型，并做好走刀路線和工藝參數(shù)確定，計算機按設定的工藝過程進行數(shù)值計算，自動生成零件加工程序，最后利用CAM 的后處理功能生出數(shù)控機床能讀取的G代碼程序，通過通訊接口將程序直接送到數(shù)控系統(tǒng)，控制機床進行加工。手動編程是包括分析零件圖紙、制訂加工工藝、運算刀具軌跡，編寫零件加工程序等過程都是由人完成的。

在編制節(jié)流芯軸的程序的過程中，在生成流線輪廓線時，發(fā)現(xiàn)CAM軟件包括UG、SolidrWorks等生成的輪廓的直徑尺寸不能滿足設計要求，最大的直徑尺寸和理論計算值相差0.5 mm。只有采用手動編程，在手動編程中，功能靈活而且強大的宏程序是生產(chǎn)廠商為滿足用戶的特殊需要而設計的，宏程序是用類似計算機高級語言（如C語言）可以進行變量賦值、算術(shù)運算、邏輯運算和函數(shù)混合運算的程序編寫形式，并含有循環(huán)、判斷、分支和子程序調(diào)用的功能指令，以滿足各種復雜的零件加工程序編程的需要。

2 編程思路

在零件的編程時，關鍵是流線段的實現(xiàn)，其編程時根據(jù)微分原理，即先在零件輪廓曲線的起點和終點之間按一定微小距離進行等分處理，再求出與Z軸對應的流線X軸的坐標，兩個相鄰的流線點之間用直線插補近似加工出零件輪廓，用循環(huán)語句實現(xiàn)工件加工。即在規(guī)定編程誤差范圍內(nèi)用一系列光滑連接的直線段或圓弧段分割逼近給定的曲線，使得逼近誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，利用高級語言中的循環(huán)程序的設計方法，編制出零件的加工程序。

具體實現(xiàn)方法流線段擬用等間距直線逼近法，以z值間距為循環(huán)變量，由標準方程求；利用直線插補處理；將兩個間距點之間利用直線插補來代替流線。因等分點間距很小，流線擬合精度提高。

在編程時，應強調(diào)的時：在確定Z軸的數(shù)據(jù)點時，等分點越多，擬合的精度越高，加工的精度越高，但是加工的時間會相應增多。

3 程序清單

在加工時采用廣數(shù)數(shù)控機床980TDB加工，編程分為三段，T0404刀具為粗加工零件的外輪廓段，在加工完成后用宏程序編程加工流線輪廓段；T0101加工零件的螺紋段；T0202加工零件的密封槽段。下面是加工源程序。

O9900

T0404

M08

G98

S600M03

G0G42X200

Z1.0

X36

G01X36F100

G71 U1.0R0.5

G71P10Q20F100

N10 G1X13.8

X15.8Z-1.0

Z-27

X17.98

X19.98W-1

Z-37

X28.98W-0.5

Z-134

X36W-3

N20Z-150

G0Z-150

X31

G71U1.0R0.5

G71U1.0R0.5

G71P30Q40U0.1W0.05F150S600

N30 G1X30F50S900

Z-40

X29.97

#1=0.0

WHILE[#1 LE 100] DO 1

#2=SQRT#1

#3=2*SQRT[225-3.12*#2]

G1 X[#3] Z-[#1+40] F50.0

#1=#1+0.01

END1

N40 W-3

T0505

G70 P30 Q40

G01 X40

G00X200Z100

T0101

M30S300

G0 Z1.0

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G76P041060Q10R0.01

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Z10

T0202

G00X40Z1

M03S400

G0X21Z-33

G01X16.01F30

G04X1

G00X21

G00X200Z10

M05M09

M30

%

4 結(jié)束語

1）在處理特殊輪廓的自動編程時，要校核CAM軟件的精度，以確保加工質(zhì)量。

2）宏程序編寫的基礎是建立正確的數(shù)學模型，合理選定自變量并正確寫出因變量表達式是編程的關鍵，并合理使用循環(huán)語句來達到往復加工輪廓。

3）直線擬合時要注意坐標處理，坐標原點的位置不同，循環(huán)的方式不同，在編程時要掌握好坐標的轉(zhuǎn)換。

4）對于等分距離的長度要合理選擇，粗加工可取大值，以提高粗加工效率；在精加工時為保證精度應取較小值。

5）安裝數(shù)控加工后的芯軸的液壓機的工作平穩(wěn)，而且數(shù)控加工零件的生產(chǎn)效率大大提高。

參考文獻

[1]涂志彪，趙曉運.淺析曲面圖形數(shù)控加工宏程序編程與CAM編程[J].電子測試，2013（5）：78-79.

[2]盛利強.數(shù)控車非圓曲線輪廓的加工—宏程序編程思路[J].機械研究與應用，2009（3）：71-72.

[3]趙太平.數(shù)控車削編程與加工技術(shù)[M].北京：北京理工大學出版社，2006.

[4]黃啟紅.宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應用[J].制造業(yè)自動化，2011（5）：49-51.

作者簡介

王曉東（1964-），男，遼寧岫巖縣人，副教授，本科，碩士學位，研究方向：機械電子工程。endprint

摘 要 宏程序作為數(shù)控系統(tǒng)的特殊的高級功能指令，可實現(xiàn)工件特殊輪廓的編程或構(gòu)成靈活的功能塊。文章通過對形狀要求特殊輪廓軸的加工過程分析，最終采用宏程序編程的解決方案，實現(xiàn)了高效、高質(zhì)量的加工。

關鍵詞 節(jié)流芯軸；手工編程；宏程序

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0117-02

在液壓設備中，很多芯軸的形狀要與流體力學計算的結(jié)果相符，即要得到流線輪廓的芯軸。以前流線輪廓的軸，一般在普通車床上加工，采用近似逼近的方法或者仿形加工，但因形狀的精度低而且軸的表面精度也很難保證，導致節(jié)流軸部分的工作不理想。圖1示的節(jié)流芯軸就是根據(jù)流體力學的計算得到的，要求軸的圓弧段是非線性的，而且表面質(zhì)量要求很高。

圖1 節(jié)流芯軸零件圖

用普通車床加工的芯軸，在液壓機工作的過程中，個別會出現(xiàn)輕微的噪聲，嚴重的會出現(xiàn)缸的蠕動。經(jīng)過分析，主要原因是軸的表面輪廓和表面質(zhì)量不能達到理想的要求所導致，或者軸在定位時出現(xiàn)偏心，以上兩者都是在加工過程中產(chǎn)生的加工誤差，所以提高芯軸零件的質(zhì)量是迫在眉睫的。

1 解決

數(shù)控車床在加工常見的零件輪廓時，加工直線可利用數(shù)控車床具有的直線插補指令、圓弧可利用圓弧插補指令實現(xiàn)，這種能力是普通車床不具備的。在數(shù)控車床編程的方法有兩種：手動編程和自動編程，這兩種編程方法因特點各不相同，應用也不同。自動編程方法，是在計算機上用可以建立模型的CAM軟件建立零件模型，并做好走刀路線和工藝參數(shù)確定，計算機按設定的工藝過程進行數(shù)值計算，自動生成零件加工程序，最后利用CAM 的后處理功能生出數(shù)控機床能讀取的G代碼程序，通過通訊接口將程序直接送到數(shù)控系統(tǒng)，控制機床進行加工。手動編程是包括分析零件圖紙、制訂加工工藝、運算刀具軌跡，編寫零件加工程序等過程都是由人完成的。

在編制節(jié)流芯軸的程序的過程中，在生成流線輪廓線時，發(fā)現(xiàn)CAM軟件包括UG、SolidrWorks等生成的輪廓的直徑尺寸不能滿足設計要求，最大的直徑尺寸和理論計算值相差0.5 mm。只有采用手動編程，在手動編程中，功能靈活而且強大的宏程序是生產(chǎn)廠商為滿足用戶的特殊需要而設計的，宏程序是用類似計算機高級語言（如C語言）可以進行變量賦值、算術(shù)運算、邏輯運算和函數(shù)混合運算的程序編寫形式，并含有循環(huán)、判斷、分支和子程序調(diào)用的功能指令，以滿足各種復雜的零件加工程序編程的需要。

2 編程思路

在零件的編程時，關鍵是流線段的實現(xiàn)，其編程時根據(jù)微分原理，即先在零件輪廓曲線的起點和終點之間按一定微小距離進行等分處理，再求出與Z軸對應的流線X軸的坐標，兩個相鄰的流線點之間用直線插補近似加工出零件輪廓，用循環(huán)語句實現(xiàn)工件加工。即在規(guī)定編程誤差范圍內(nèi)用一系列光滑連接的直線段或圓弧段分割逼近給定的曲線，使得逼近誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，利用高級語言中的循環(huán)程序的設計方法，編制出零件的加工程序。

具體實現(xiàn)方法流線段擬用等間距直線逼近法，以z值間距為循環(huán)變量，由標準方程求；利用直線插補處理；將兩個間距點之間利用直線插補來代替流線。因等分點間距很小，流線擬合精度提高。

在編程時，應強調(diào)的時：在確定Z軸的數(shù)據(jù)點時，等分點越多，擬合的精度越高，加工的精度越高，但是加工的時間會相應增多。

3 程序清單

在加工時采用廣數(shù)數(shù)控機床980TDB加工，編程分為三段，T0404刀具為粗加工零件的外輪廓段，在加工完成后用宏程序編程加工流線輪廓段；T0101加工零件的螺紋段；T0202加工零件的密封槽段。下面是加工源程序。

O9900

T0404

M08

G98

S600M03

G0G42X200

Z1.0

X36

G01X36F100

G71 U1.0R0.5

G71P10Q20F100

N10 G1X13.8

X15.8Z-1.0

Z-27

X17.98

X19.98W-1

Z-37

X28.98W-0.5

Z-134

X36W-3

N20Z-150

G0Z-150

X31

G71U1.0R0.5

G71U1.0R0.5

G71P30Q40U0.1W0.05F150S600

N30 G1X30F50S900

Z-40

X29.97

#1=0.0

WHILE[#1 LE 100] DO 1

#2=SQRT#1

#3=2*SQRT[225-3.12*#2]

G1 X[#3] Z-[#1+40] F50.0

#1=#1+0.01

END1

N40 W-3

T0505

G70 P30 Q40

G01 X40

G00X200Z100

T0101

M30S300

G0 Z1.0

X17.0

G76P041060Q10R0.01

G76X13.4Z-26P1299Q600F2.0

G0X200

Z10

T0202

G00X40Z1

M03S400

G0X21Z-33

G01X16.01F30

G04X1

G00X21

G00X200Z10

M05M09

M30

%

4 結(jié)束語

1）在處理特殊輪廓的自動編程時，要校核CAM軟件的精度，以確保加工質(zhì)量。

2）宏程序編寫的基礎是建立正確的數(shù)學模型，合理選定自變量并正確寫出因變量表達式是編程的關鍵，并合理使用循環(huán)語句來達到往復加工輪廓。

3）直線擬合時要注意坐標處理，坐標原點的位置不同，循環(huán)的方式不同，在編程時要掌握好坐標的轉(zhuǎn)換。

4）對于等分距離的長度要合理選擇，粗加工可取大值，以提高粗加工效率；在精加工時為保證精度應取較小值。

5）安裝數(shù)控加工后的芯軸的液壓機的工作平穩(wěn)，而且數(shù)控加工零件的生產(chǎn)效率大大提高。

參考文獻

[1]涂志彪，趙曉運.淺析曲面圖形數(shù)控加工宏程序編程與CAM編程[J].電子測試，2013（5）：78-79.

[2]盛利強.數(shù)控車非圓曲線輪廓的加工—宏程序編程思路[J].機械研究與應用，2009（3）：71-72.

[3]趙太平.數(shù)控車削編程與加工技術(shù)[M].北京：北京理工大學出版社，2006.

[4]黃啟紅.宏程序在非圓曲線類零件車削加工中的應用[J].制造業(yè)自動化，2011（5）：49-51.

作者簡介

王曉東（1964-），男，遼寧岫巖縣人，副教授，本科，碩士學位，研究方向：機械電子工程。endprint