段團(tuán)和

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，陜西 寶雞721013）

宏程序在數(shù)控銑削中的應(yīng)用

段團(tuán)和

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，陜西 寶雞721013）

在數(shù)控銑削加工中，相對(duì)CAM軟件或手工編制的加工程序，宏程序的應(yīng)用體現(xiàn)出更大的靈活性、更好的適應(yīng)性。編制的程序也大為簡(jiǎn)化利于方便檢查和修改，產(chǎn)生的刀路軌跡完全按照工藝設(shè)計(jì)來控制。熟練掌握宏編程技術(shù)可以快速高效完成數(shù)控加工程序的編制提高生產(chǎn)效率，同時(shí)也拓展了更為豐富的編程思路。

數(shù)控銑削；宏程序；應(yīng)用

在機(jī)械零件的數(shù)控銑削加工中，使用數(shù)控系統(tǒng)所提供的編程指令可以完成大多數(shù)常規(guī)特征（平面、內(nèi)外輪廓面、孔系加工等）的編程和加工。但在銑削槽、孔存在大量切削余量或銑削螺紋需要多刀完成等情況時(shí)需要編制較長(zhǎng)程序，不僅容易出錯(cuò)而且檢查極為不便，當(dāng)使用宏程序結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)自帶功能就能極大簡(jiǎn)化加工程序減少編程工作量。如零件上具有凸凹球面體、邊角倒圓等典型特征，必須通過曲面加工方式分層加工完成，一般都要使用CAM軟件自動(dòng)編程來完成，而使用宏程序卻能很容易在機(jī)床直接編程和加工，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率[1-2]。當(dāng)然以上所提到的零件典型特征是生產(chǎn)過程中最常遇到的加工情況，在少數(shù)極為復(fù)雜的復(fù)合曲面編程時(shí)結(jié)合CAM軟件能起到更好的效果。本文通過在實(shí)際生產(chǎn)教學(xué)過程中零件常見典型特征編程案例探究宏程序在數(shù)控銑削編程中的應(yīng)用。

1 宏程序在粗精銑孔和銑螺紋等典型特征中的應(yīng)用

立式加工中心或數(shù)控銑床在完成對(duì)零件的多工序加工時(shí)，孔和螺紋的加工是零件上最常見到的典型特征，對(duì)尺寸較?。ㄒ话阒睆皆?0 mm以下）的孔常采用鉆、鏜（銑）的加工方式，而在孔的尺寸較大時(shí)數(shù)控系統(tǒng)提供了螺旋銑孔的加工方式[3]，但在螺旋銑孔和螺紋銑削加工時(shí)，由于加工余量較大經(jīng)常需要多刀切削才能完成，編程時(shí)存在計(jì)算量大、編制程序較長(zhǎng)等問題，不僅容易出錯(cuò)也不便于檢查。而宏程序提供的循環(huán)語句、選擇分支和子程序調(diào)用語句等功能結(jié)構(gòu)通過變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)混合運(yùn)算。其宏程序加工過程中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)由運(yùn)算結(jié)果動(dòng)態(tài)獲得，減少乃至免除手工編程時(shí)進(jìn)行繁瑣的數(shù)值計(jì)算，非常適合上述特征中圖形或加工工藝相同，只是加工過程中零件尺寸發(fā)生變化的粗、精加工編程。當(dāng)粗切過程中切削余量較大需要進(jìn)行切削參數(shù)（主要是吃刀深度，進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速機(jī)床均有修調(diào)功能）調(diào)整時(shí)宏程序只需改變行距參數(shù)值的大?。ǔ绦蛑凶⑨尨帚娦芯喑绦蚨危渌绞缴傻拇旨庸こ绦蛑荒苓M(jìn)行整體修改或重新編制。零件粗切余量越大、粗切次數(shù)越多就越能體現(xiàn)出使用宏程序的簡(jiǎn)練性、靈活性和優(yōu)越性。

以下為實(shí)踐教學(xué)中使用宏程序循環(huán)語句螺旋粗精銑孔和多刀螺紋銑削編程程序，已經(jīng)通過實(shí)際切削驗(yàn)證。宏程序在數(shù)控編程中極大的靈活性同樣也可適應(yīng)零件上其它特征粗精加工編程，不再一一贅述（程序粗、精銑孔選用φ20 mm立銑刀螺紋加工選用φ20 mm螺紋銑刀），圖1所示為零件粗精銑螺紋底孔及螺紋特征簡(jiǎn)圖（螺紋底孔經(jīng)計(jì)算為φ58.376 mm）。

圖1 零件銑削螺紋要求示意圖（單位：mm）

O0001

G54

G91 G28 Z0

M06 T1 換1號(hào)φ20 mm立銑刀粗、精銑孔

M03 S600

G00 G43 X0 Y0 Z20 H1

G01 Z1 F200 M07

#0=4.188

WHILE#0 LE 19.188 使用宏程序循環(huán)功能粗銑螺紋底孔留精加工余量0.5mm

G01 X[#0]

G91 G02 I[-#0]Z-1 L16 F150 使用數(shù)控系統(tǒng)螺旋銑孔功能

G02 I[-#0]

G90 G01X[#0-2]

G00 Z1

#0=#0+5 粗銑行距

ENDW

S1000

G01 X20

G91 G02 I-20Z-1 L16 F100 螺旋銑孔精加工

G90 G02 I-20

G01 X18

G00 Z1

G91 G28 Z0 機(jī)床回參考點(diǎn)

M06 T2 換2號(hào)螺紋銑刀

G90 G00 G43 X0 Y0 Z20 H2

G00 X19.188 M03 S600

G01 Z1 F500

#1=17.188+0.3

WHILE#1 LE 20 使用宏程序循環(huán)功能銑削螺紋

G91 G02 I[-#1]Z-1.5 L11 F80 使用數(shù)控系統(tǒng)螺旋銑功能

G90 G01X[#1-2] 退刀

G00 Z1

#1=#1+0.2 銑削螺紋每次進(jìn)刀量

ENDW

G00 X0 Y0 Z50

M05

M30 程序結(jié)束

2 宏程序在銑削球面體等典型曲面中的應(yīng)用

圖2所示零件球面體粗加工一般使用帶底刃立銑刀以提高加工效率，而在精加工時(shí)為了保證加工質(zhì)量多采用球刀加工切削深度及進(jìn)給速度應(yīng)選擇較小。由于球體截面為同心圓加工方式采用分層切削，切削時(shí)可由上而下或由下而上進(jìn)行加工，精加工時(shí)為獲取更好的加工表面質(zhì)量應(yīng)使用側(cè)刃避免底刃切削采用刀具由下至上的加工方案。粗加工編程時(shí)立銑刀以底面中心為刀位點(diǎn)，精加工以球刀中心為刀位點(diǎn)，編程零點(diǎn)選擇球面體中心[4]。粗加工使用φ20 mm立銑刀，精加工使用φ10 mm球銑刀編制加工宏程序如下（在由曲線方程所構(gòu)建的曲面加工宏編程中需要建立正確的數(shù)學(xué)模型。圖3為粗、精銑加工模式及宏變量計(jì)算模型）。

圖2 球面體加工模型

圖3 粗、精銑加工模式及宏變量計(jì)算模型

O0002

G90 G54 G0 X0 Y0

G91 G28 Z0

M06 T1 換立銑刀粗銑球面

S2000 M3

G43 Z10 H1 M8

G00 X40

#0=30 球面半徑

#1=10 立銑刀半徑

#2=20 步角距初值

#3=5 球刀半徑

WHILE#2 LE 90 步角距分層循環(huán)

#4=[#0]*SIN[#2*PI/180] 計(jì)算刀具刀位點(diǎn)Z軸坐標(biāo)

#5=[#0]*COS[#2*PI/180]+10+0.5 計(jì)算刀具刀位點(diǎn)X軸坐標(biāo)（留精加工余量0.5）

G01 Z[#4]F100 刀位點(diǎn)Z軸坐標(biāo)

X[#5]

G03 I[-#5] 分層銑圓

#2=#2+2 分層遞減步角距

ENDW 結(jié)束循環(huán)

G0 Z20 M9 退刀

G91G28 Z0 回參考點(diǎn)

M06 T2 換球刀精銑球面

G43 Z10 H2 M8

#2=20

WHILE#2 LE 90 步角距分層循環(huán)

#6=[#0+#3]*SIN[#2*PI/180] 計(jì)算球刀球心點(diǎn)Z軸坐標(biāo)

#7=[#0+#3]*COS[#2*PI/180] 計(jì)算球刀球心點(diǎn)X軸坐標(biāo)

G01 Z[#6]F100 刀位點(diǎn)Z軸坐標(biāo)

X[#7]

G03 I[-#7] 分層銑圓

#2=#2+2 分層遞減步角距

ENDW 結(jié)束循環(huán)

G0 Z20 M9 退刀

G91G28 Z0 回零

M5

M30 程序結(jié)束

3 結(jié)束語

宏程序在以上加工案例中的應(yīng)用極大地簡(jiǎn)化了零件的計(jì)算和編程過程，是快速完成編程和加工的較好途徑，減少了編程的數(shù)據(jù)量，提高了程序的可閱讀可修改性，通過對(duì)變量參數(shù)的修改可以適用具有相同特征但尺寸規(guī)格不同的零件，同時(shí)也解決了僅靠機(jī)床自身指令功能手工編程難以完成的特征（球面、邊角倒圓等）編程。宏程序不僅是一種編程手段，更重要的是，使用宏程序進(jìn)行數(shù)控編程也是一個(gè)熟知數(shù)控系統(tǒng)功能、確定及優(yōu)化加工工藝的過程。當(dāng)然宏程序要求編程人員要有一定的數(shù)學(xué)和工藝分析能力，根據(jù)零件的不同特征和難易程度合理的選擇或結(jié)合使用手工編程、宏程序和自動(dòng)編程會(huì)取的更好的編程效果。

[1]詹華西.數(shù)控加工與編程[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[2]全國(guó)數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心.數(shù)控編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]劉尊洪.數(shù)控銑床編程及操作[M].武漢：武漢華中數(shù)控股份有限公司，2011.

[4]袁名偉，顧其俊.基于FANUC系統(tǒng)變量程序在數(shù)控銑削球面體中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2013（6）:137-139.

Application of Macro Program in Numerical Control Milling Programming

DUAN Tuan-he
（Department of Mechanical Engineering，Baoji Vocational Technology College，Baoji Shaanxi 721013，China）

In NC milling，the application of macro program shows greater flexibility and better adaptability compared with CAM software or manual processing program.The program which was programed by macro program could be checked and modified easily and the tool path is completely controlled according to the process design.Skillfully master the macro program could quickly and efficiently complete the NC programing and improve production efficiency，but also develop more rich programming ideas for us.

numerical control milling programming；macro program；application

TG659

B

1672-545X（2017）09-0085-03

2017-06-07

段團(tuán)和（1973-），男，陜西寶雞人，實(shí)驗(yàn)師，本科，研究方向：數(shù)控機(jī)床加工的教學(xué)與研究。