喻 濤 周 翔 李 琦 曾凡毅

(江西省化學(xué)工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校，江西 南昌 330029)

當(dāng)前，數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展迅猛，CAD/CAM軟件應(yīng)用廣泛和強(qiáng)大。那么我們將思考的是，“手工編程是否會(huì)被自動(dòng)編程所取代”，尤其是較復(fù)雜的宏程序，究竟是否還有市場(chǎng)?現(xiàn)在的數(shù)控技術(shù)，CAD/CAM應(yīng)用非常的全面，但是手工編程仍有無法代替的功能。我國(guó)目前的數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r及宏編程的優(yōu)勢(shì)，尤其是華中數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛，客觀上決定了宏程序在國(guó)內(nèi)許多企業(yè)應(yīng)用得仍然廣泛。

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)使用較廣的數(shù)控車床和數(shù)控銑床加工中心，企業(yè)以及教學(xué)應(yīng)用較多的國(guó)產(chǎn)華中系統(tǒng)的宏程序的編程。將探討研究說明華中系統(tǒng)的宏程序編程和實(shí)際應(yīng)用。

一、宏程序的編程特點(diǎn)

宏程序編程雖然比普通編程要更難掌握，但在企業(yè)中有較為特殊的應(yīng)用，而近些年的數(shù)控加工技能大賽宏程序也應(yīng)用較多，一些特殊曲線的零件自動(dòng)編程無法加工或是很難加工，只能應(yīng)用宏程序編程來處理，結(jié)合于此，宏程序編程主要有以下幾方面的特點(diǎn)：

1、加工效率高

數(shù)控加工中經(jīng)常會(huì)遇到批量少、種類多、規(guī)則幾何形狀的工件，在編程時(shí)需要加以分析與總結(jié)，找出它們之間的加工共同特點(diǎn)，把這些加工共同點(diǎn)設(shè)為變量應(yīng)用到程序中，編制出宏程序，通過改變其中共性的變量就可以解決這些問題。從而在加工有共同點(diǎn)的零件時(shí)，只需改變宏程序變量中的賦值，就可以采用宏程序進(jìn)行零件加工，極大的節(jié)省了編程時(shí)間，而且在加工的準(zhǔn)確性也大大提高。即便是應(yīng)用CAD/CAM軟件，對(duì)于這些零件也需要重新繪制圖形、設(shè)置刀具參數(shù)、切削驗(yàn)證、后處理以及向機(jī)床傳輸程序后才可以進(jìn)行加工。其次，宏編程程序段相對(duì)少，執(zhí)行起來效率高。加工一個(gè)零件就算僅僅節(jié)省1s的時(shí)間，成百上千的個(gè)類似零件合計(jì)起來節(jié)省的時(shí)間也就非?？捎^了。

2、節(jié)約成本

在企業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)許多結(jié)構(gòu)相似，但品類多、批次少的零件。這些零件在少數(shù)特征上變化不定，如果按常規(guī)加工方法，通常需要使用成型刀加工。由于零件品類多，成型刀具需求量非常大，成型刀具費(fèi)用是普通刀具的3倍左右。為了節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，采用宏程序編程，就可解決高成本的問題。與此同時(shí)，許多在企業(yè)生產(chǎn)中必須依靠球頭銑刀加工的零件，采用宏程序編程，只需平底刀就可以直接加工了。

3、加工范圍廣泛

宏編程在生產(chǎn)加工中還可應(yīng)用到數(shù)控加工的應(yīng)用，如對(duì)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償(HD、半徑補(bǔ)償(D)、進(jìn)給量(F)、主軸轉(zhuǎn)速(s)、G代碼、M代碼等進(jìn)行設(shè)置。

4、加工成型質(zhì)量好

對(duì)比宏程序與自動(dòng)編程，對(duì)于自動(dòng)編程來說，通常編制的加工程序的內(nèi)存存儲(chǔ)量比較大，常用的數(shù)控系統(tǒng)傳輸標(biāo)準(zhǔn)配置一般為128KB或256KB，傳輸量大時(shí)就需要在線加工了。在線加工時(shí)，程序的傳輸速率跟不上機(jī)床的節(jié)奏。常見的數(shù)控系統(tǒng)如FANUC0i，所支持的RS232接口最大傳輸波特率為19200bit/s。當(dāng)精度要求高、進(jìn)給速度較大時(shí)，在實(shí)際加工中機(jī)床的進(jìn)給加工會(huì)有明顯的滯緩影響加工質(zhì)量。在應(yīng)用宏編程時(shí)，加工程序比較簡(jiǎn)練。一個(gè)合理的變量編程，一般加工零件程序都不會(huì)超過60行，換算成字節(jié)數(shù)，至多不過2.2K更用不上在線加工，不用出現(xiàn)滯緩現(xiàn)象。

二、華中宏程序常用編程語(yǔ)句

宏程序指令適合拋物線、橢圓、雙曲線等沒有插補(bǔ)指令的曲線編程；適合圖形一樣，只是尺寸不同的系列零件的編程；適合工藝路徑一樣，只是位置參數(shù)不同的系列零件的編程。較大地簡(jiǎn)化編程；擴(kuò)展應(yīng)用范圍。

2.1 華中宏表達(dá)式

用運(yùn)算符連接起來的常數(shù)或宏變量構(gòu)成表達(dá)式.

2.2 賦值語(yǔ)句

格式：宏變量=常數(shù)或表達(dá)式

#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]；

#3=124.0；

2.3 條件判別語(yǔ)句IF，ELSE，ENDIF

格式(i)：IF條件表達(dá)式

/

…

ELSE

王愛國(guó)：2014年農(nóng)村水利工作將深入貫徹黨的十八屆三中全會(huì)以及中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議和農(nóng)村工作會(huì)議精神，明確目標(biāo)，突出重點(diǎn)，開拓奮進(jìn)，克難攻堅(jiān)，推動(dòng)農(nóng)村水利改革發(fā)展再上新臺(tái)階。

…

ENDIF

格式(ii)：IF條件表達(dá)式

…

ENDIF

2.4 循環(huán)語(yǔ)句WHILE，ENDW

格式：WHILE條件表達(dá)式

…

三、宏程序加工實(shí)例

3.1 數(shù)控車加工拋物線實(shí)例：

%201

NI T0101

N2 G37

N3 #10=0；A坐標(biāo)

N4 M03 S600拋物線B=A2/2在A區(qū)間[0，8]

N5 WHILE#10 LE 8

N6 #11=#10*#10/2

N7 G90G01X[#10]Z[-#11]F500

N8 #10=#10+0.08

N9 ENDW

N10 G00Z0M05

NIl G00 X0

N12 M30

通過此例我們可以發(fā)現(xiàn)，如果加工不同尺寸的拋物線，只需要修改拋物線參數(shù)變量即可。

3.2 數(shù)控銑床加工中心斜橢圓加工實(shí)例

斜橢圓且橢心不在原點(diǎn)的軌跡線加工(假設(shè)加工深度為2mm)

橢圓心不在原點(diǎn)的參數(shù)方程

X=a*COS[#1]+ M

Y=b*SIN[#1]+ N

變量數(shù)學(xué)表達(dá)式

設(shè)定θ=#1；(0°～360°)

那么X=#2=a*COS[#1]+ M

Y=#3=b*SIN[#1]+ N

因?yàn)榇藱E圓繞(M，N)旋轉(zhuǎn)角度為A可運(yùn)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令G68

格式 G68 X-Y-R-X，Y：旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)；R：旋轉(zhuǎn)角度

程序

O0002；

S1000 M03；

G90 G54 G00 Z100；

GOO X0 Y0；

GOO Z3；

G68 XM YN R45；

#1=0；

N99 #2=a*COS[#1]+M；

#3=b*SIN[#1]+N；

GO1 X#2 Y#3 F300；

G01 Z-2 F100；

#1=#1+1；

IF[#1LE360]GOTO99；

G69 GOO Z100；

M30；

加工這個(gè)斜橢圓只有區(qū)區(qū)的十幾行的程序，如果運(yùn)用自動(dòng)編程則在幾千行程序甚至超長(zhǎng)，而在實(shí)際加工中，宏程序編程加工精度更容易控制，因?yàn)樽詣?dòng)編程的程序操作員無法修改。

四、宏程序與自動(dòng)編程的對(duì)比思考

通過上述兩個(gè)加工實(shí)例，任何零件的數(shù)控加工只要用宏程序完成表達(dá)出來，無論多么復(fù)雜，程序段都不會(huì)太多，任何一個(gè)合理、完善的宏程序，都不會(huì)超過60行，換算成節(jié)數(shù)，不會(huì)超過2.1KB。宏程序簡(jiǎn)便占用存儲(chǔ)量小，即使是最廉價(jià)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間完全可以存儲(chǔ)下宏程序，因此完全不用考慮機(jī)床與計(jì)算機(jī)的傳輸速度對(duì)實(shí)際加工質(zhì)量的影響。其次，為了對(duì)復(fù)雜的零件加工進(jìn)行編程，宏程序會(huì)最大限度地使用數(shù)控系統(tǒng)的各種代碼，如常用的直線插補(bǔ)G01指令、圓弧插補(bǔ)G02/G03指令等。因此機(jī)床在執(zhí)行宏程序時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)可以直接進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，運(yùn)算速度極快，機(jī)床的伺服電機(jī)響應(yīng)快，機(jī)床反應(yīng)更加迅速，加工效率也會(huì)很高。

但是相對(duì)手工編程和自動(dòng)編程，宏程序?qū)W習(xí)會(huì)很難，學(xué)習(xí)起來用處不大，學(xué)習(xí)宏程序需要一定的高級(jí)數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，但也沒有想象中那么難，絕大多數(shù)宏程序也涉及到正弦和余弦公式/曲線公式，以及相對(duì)的邏輯思考，條件表達(dá)式的掌握，這些方面的知識(shí)只要愿意花時(shí)間是可以掌握的，總的來說，學(xué)習(xí)華中宏程序編程，掌握上上述講到的相關(guān)知識(shí)，熟悉數(shù)控機(jī)床的加工原理，熟悉華中數(shù)控系統(tǒng)的功能和格式，就能夠熟練的應(yīng)用到各類加工中，簡(jiǎn)化加工程序，提升加工效率和控制精度。

五、結(jié)語(yǔ)

宏程序編程是手工編程的高階延伸，而且是手工編程的精髓所在，盡管目前自動(dòng)編程的應(yīng)用大有取締宏程序編程的趨勢(shì)，但是宏程序依然有它的應(yīng)用和生存空間。

本文旨在廣大的數(shù)控人員能重新重視和學(xué)習(xí)宏程序編程，本文作者水平有限，不足之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。