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浅析宏程序在数控车床编程中的应用

浅析宏程序在数控车床编程中的应用

摘要:通过一个典型零件的的宏程序编程实例,解读数控车床宏程序的一般方法,归纳出手工编程中应用宏程序解决复杂零件的数控加工编程问题的作用和技巧。

关键词:宏程序手工编程子程序调用数控加工

宏程序作为数控编程的手段之一,在椭圆、抛物线、双曲线,以及一些渐展线的编程方法上,有着如自动编程及其它方法,不可替代的优势。

宏程序所具有的灵活性,和智能性等特点,例如对于规则曲面的编程来说,使用CAD/CAM软件编程一般都有工作量大,程序庞大,加工参数不易修改等级缺点,只要任何一样加工参数发生任何变化,再智能的软件也要根据变化后的加工参数重新计算刀具轨迹,尽管软件计算刀具轨迹的计算速度非常快,但始终是个比较麻烦的过程。而宏程序则注重把机床功能参数与编程语言结合,而且灵活的参数设置也使机床具有最佳的工作性能,同时也给予操作工人极大的自由调整空间。

从模块化加工的角度看,宏程序最具有模块化的思想和资金质条件,编程人员只需要根据零件几何信息和不同的数学模型即可完成相应的模块专用化加工程序设计,应用时只需要把零件信息、加工参数等输入到相模块的调用语句中,就能使编程人员从繁琐的、大量重复性的编程工作中解脱出来,有种一劳永逸的效果。

另外,由于宏程序基本上包含了所有的加工信息(如所使用刀具的几何尺寸信息等),而且非常简明、直观,通过简单地存储和调用,就可以很方便地重现当时的加工状态,给周期性的生产特别是不定期的间隔式生产带来了极大的便利。

数控加工程序编制的关键是刀具相对于工件运动轨迹的计算,即计算加工轮廓的基点和节点坐标或刀具中心的基点和节点坐标。数控机床一般只提供平面直线和圆弧插补功能,对于非圆的平面曲线Y=f(X),采用的加工方法是按编程允许误差,将平面轮廓曲线分割成许多小段。然后用数学计算的方法求逼近直线或圆弧轮廓曲线的交点和切点的坐标。随着计算机数控系统(CNC)的不断发展,CNC

不仅能通过数字量去控制多个轴的机械运动,而且具有强大的数据计算和处理功能。编程时只要建立加工轮廓的基点和节点的数学模型,按加工的先后顺序,由数控系统即时计算出加工节点的坐标数据,进而控制加工,这就是数控系统提供的宏编程。宏指令编程像高级语言一样,可以使用变量进行算术运算逻辑运算和函数混合运算进行编程。在宏程序形式中,一般都提供循环判断分支和子程序调用的方法。可编制各种复杂的零件加工程序。熟练应用宏程序指令进行编程,可大大精简程序量,还可以增强机床的加工适应能力。比如可以将抛物线、椭圆等非圆曲线的算法标准化后做成内部宏程序,以后就可以像圆弧插补一样按标准格式编程调用,相当于增加了系统的插补功能。

随着数控系统的不断更新,宏指令应用越来越广泛。以日本FANUC-Oi系

统为例,Oi系统使用B类宏指令,在O系列的早期版本中,曾使用A类宏指令,

主要特征为使用G65代码为宏指令专用代码,包括宏变量的赋值、运算、条件

调用等。B类宏指令功能相对A类而言,其功能更强大,编程更直观。

宏指令编程虽然属于手工编程的范畴,但它不是直接算出轮廓各个节点的具

体坐标数据,而是给出数学公式和算法,由CNC来即时计算节点坐标,因此对

于对于简单直观的零件轮廓不具有优势。若零件结构不能用常规插补指令可以完

成编程的,则可采用编制宏程序的方法,将计算复杂数据的任务交由数控系统来

完成。对于加工方法和加工方式,零件的加工步骤,走刀路线及对刀点起刀点的

位置,以及切入、切出方式的设计还是遵循一般手工编程的规则。编制宏程序时,

首先应从零件的结构特点出发,分析零件上各加工表面之间的几何关系,据此推

倒出各参数之间的数量关系,建立准确的数学模型。为此,必须注意正确选择变

量参数并列出正确的参数方程,同时设定合理有效的循环变量。若采用主子程序

调用的编程模式,还注意局部变量和全部变量的设定,了解变量传值关系。特别

值得注意的是,为提高程序的通用性,尺寸参数尽可能地用宏变量表示,运行程

序前先进行赋值。

宏程序编程实例:如下图所示零件

椭圆方程2/82+Z2/162=1

浅析宏程序在数控车床编程中的应用

程序以FAUNC-Oi-TC 系统的格式编写

1、程序计算说明:

由抛物线方程Z=-X 2/10得X=10 ,故直线段起点X 坐标值X A =20。

由椭圆方程:122

22=+b Z a X ,得出

22

1b

Z a X -=,并且X 为半径值。

椭圆中心在如图编程坐标系中的坐(40,-35)。

2、用仿形车削循环指令G73编程,加工程序如下: O0001;

G99 G97 M03 S600 T0101F0.2; G0 X42 Z2; G73 U20 R15

G73 P10 Q20 U0.5; N10 G0 X0; G1 Z0;

#1=0 (赋抛物线Z 轴起始值) N11 #2=2*SQRT [-10*#1 ]; G1 X#2 Z [#1-40 ]; #1=#1-0.5;

IF [#1GE-10]GOTO11; G1 X30 W-5; W-7.5;

#3=12.5; (赋椭圆Z 轴初始值) N12 #4=8*SQRT [1-#3*#3/256]; G1 X [40-#4*2]Z [#3-35]; #3=#3-0.5;

IF [#3GE-12.5]GOTO12; G1 Z-55; X40

N20 Z-65;

G00 X100 Z100; M05; M00;

M03 S1000 T0101F0.1; G0 X40 Z2; G70 P10 Q20; G0 X100 Z100; M30;

3、子程序调用M99 M98指令编程 O0002;

G99 G97 M03 S600 T0101F0.2; G0 X42 Z2; #100=40;

N30 M98 P0011; #100=#100-2;

IF [#100GE0.5]GOTO30; S1000F0.1 T0101; #100=0; M98 P0011; M30;

O0011; ( 子程序) #1=0 (赋抛物线Z 轴初始值); N11 #2=2*SQRT [-10*#1 ]+#100; G1 X#2 Z#1; #1=#1-0.5;

IF [#1GE-10]GOTO11;

G1 U10 W-5;

W-7.5;

#3=12.5; (赋椭圆Z轴初始值)

N12 #4=40-16*SQRT[1-#3*#3/256]+#100;

G1 X#4 Z[#3-35];

#3=#3-0.5;

IF[#3GE-12.5]GOTO12;

G1 W-7.5;

U10

N20 W-10;

G00 U2 Z2;

U-2;

M99;

综上所述用变量赋值的仿形切削编写宏指令时,可以在程序中给变量赋值、进行数学运算、条件转移等,编写时更直观、简便,精简了程序内容,大大提高了编程效率。在程序编制过程中,当遇见许多形状相同或相近的,但尺寸不同的零件结构特征,每次都重新编制程序就很繁琐,这时可以使用变量、算术和逻辑运算及条件转移指令在子程序中体现零件的走刀过程。充分体现了子程序调用的优势。总结以上所述,编写宏指令程序,当零件的图形没有相同的地方,采用设定变量进行循环编写更快捷、简便。

参考文献:

[1]周劲松.巧用宏程序解决复杂零件的数控加工编程问题现代制造工程,2005 [2]顾力平.数控机床编程与操作(数控车床分册),2005

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