□ 朱學(xué)文

隨著數(shù)控技術(shù)以及CAD/CAM軟件的迅速發(fā)展，自動編程的應(yīng)用越來越廣泛，自動編程逐漸取代了手工編程。手工編程特別是宏程序在有些領(lǐng)域是不可或缺的編程手段。手工編程有著自己的優(yōu)勢:一是手工編程效率高于自動編程;二是編程方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大;三是程序直觀，易于實現(xiàn)。編制簡潔合理的數(shù)控宏程序，有著重要的實際意義，既能提高編程加工效率，又能解決自動編程在生產(chǎn)實際中存在的不足和無法解決的難題。宏程序比自動編程所生成的程序具有的靈活性和智能性的優(yōu)點(diǎn)，對于一般曲面的編程來說，使用自動編程都有造型工作量大、程序長、不易修改等缺點(diǎn)，任何一個加工參數(shù)發(fā)生變化，自動編程也要根據(jù)變化重新生成刀具軌跡或程序，是個比較麻煩的過程。而宏程序則注重把機(jī)床功能參數(shù)與編程語言結(jié)合，而且靈活的參數(shù)設(shè)置也使機(jī)床具有最佳的工作性能，同時也給予操作人員極大的調(diào)整空間。本文通過典型零件的宏程序編程實例，解讀宏程序在數(shù)控車床編程中的應(yīng)用方法。

一、宏程序應(yīng)用實例一:非圓曲線的編程加工

圖1

如圖1所示零件。從圖樣中可以看出:編制此程序的關(guān)鍵是刀具運(yùn)動軌跡的計算，系統(tǒng)沒有提供非圓曲線輪廓的插補(bǔ)功能，加工只能采用直線或圓弧逼近方式來近似加工曲線，這時就要用數(shù)控系統(tǒng)所提供的宏程序來解決的問題。宏程序就是在程序中采用變量賦值，結(jié)合各種運(yùn)算、函數(shù)關(guān)系表達(dá)式，并輔以循環(huán)語句、條件(分支)語句、跳轉(zhuǎn)語句等來編寫數(shù)控程序。簡單地說，宏程序就是具有計算能力和決策能力的數(shù)控程序。它在形式上類似于計算機(jī)高級編程語言，功能強(qiáng)大，邏輯性強(qiáng)，易于理解掌握。

程序的編制:程序以FAUNC0i-TC系統(tǒng)的格式編寫(下同)。

(一)節(jié)點(diǎn)計算說明。由圖及曲線方程Z=-X2/10可知:Z=-10，X=10(半徑值)坐標(biāo)值為(20，-10)。

(二)用車削循環(huán)指令G73編程。加工程序如下:

可以看出，宏指令編程時數(shù)控系統(tǒng)不僅控制軸的運(yùn)動，而且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計算和處理功能。宏指令編程是給出數(shù)學(xué)公式和邏輯算法，建立數(shù)學(xué)模型，由數(shù)控系統(tǒng)來即時計算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，控制軸的運(yùn)動，“逼近”輪廓形狀，完成加工。編制宏程序時，第一，要建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型和邏輯關(guān)系;第二，要列出參數(shù)方程，并正確給予變量賦值;第三，寫出循環(huán)、條件等語句，設(shè)定循環(huán)變量。

二、宏程序編程實例二:異形螺紋的編程加工如下

圖2/3所示。

圖2 2012河北省數(shù)控大賽數(shù)控車試題

圖3 橢圓螺紋加工部分

(一)編程思路。全國職業(yè)院校技能大賽和全國數(shù)控大賽連續(xù)舉辦，其難度逐年增加，在近年的各級比賽中異形螺紋等特殊應(yīng)用的加工已成為比賽中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。其例難點(diǎn)還在于比賽時沒有直接提供與圓弧相等的車刀，因此加工程序稍加復(fù)雜。橢圓面上圓弧螺紋，顧名思義:刀具既要按照小圓弧運(yùn)動，又要按橢圓的規(guī)律車螺紋。用宏程序編程，首先要先找出圓弧圓心與橢圓的關(guān)系，再找出小圓弧上的某點(diǎn)與橢圓的關(guān)系，最后寫出邏輯關(guān)系，用宏去解決問題。

(二)小圓弧圓心坐標(biāo)的確定。要使橢圓螺紋的形狀正確，那么每個小圓弧的圓心連線就要與橢圓的素線平行;考慮到加工螺紋時的升、降速影響，分別將起刀點(diǎn)、退刀點(diǎn)向前、后偏移一定的距離，保證螺距的正確以及不會出現(xiàn)進(jìn)刀過切或碰撞。第一個小圓的圓心在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)(起刀點(diǎn))需畫圖查詢。

(三)按橢圓車螺紋。同一起始角下，刀具從第一個小圓弧上的某一點(diǎn)到最后一個小圓弧上的某一點(diǎn)時，小圓弧的圓心坐標(biāo)隨著橢圓的變化而變化，即得到橢圓螺紋。

(四)參考程序。加工程序如下:

以上分析了橢圓面上圓弧螺紋的編程方法，其要點(diǎn)是分析加工方法的思路及宏程序的嵌套。像橢圓螺紋這樣的特殊的應(yīng)用，即使采用計算機(jī)軟件編程也不一定能解決，而宏程序就可以發(fā)揮它的優(yōu)勢。這種方法可以延伸到其它類型的異形螺紋的編程。

三、結(jié)語

綜上所述，宏程序在數(shù)控車削編程中，一是可編制各種曲線及復(fù)雜輪廓的零件加工程序，如果運(yùn)用模塊化的思想，只需要根據(jù)零件幾何信息，建立不同的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計相應(yīng)的模塊加工程序，應(yīng)用時只需到相應(yīng)模塊程序調(diào)用即可;二是可以解決某些特殊的應(yīng)用以及自動編程難以解決的問題，如:異形螺紋等，擴(kuò)大數(shù)控車床的加工工藝范圍。

［1］陳海舟.數(shù)控銑削加工宏程序及應(yīng)用實例［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011，第2版

［2］S.K.Sinha著;羅學(xué)科等譯.FANUC數(shù)控宏程序編程技術(shù)［M］.北京:科學(xué)出版社，2011

［3］孫德茂.數(shù)控車床直接編程技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008

［4］孔慶濤.2012中職師資國培班數(shù)控車講義，2012