数控零件加工中宏程序的应用

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　　摘要：
　　 本文介绍了数控铣床零件加工手工编程中宏程序应用等方面的内容。通过使用宏程序变数指令编制数控加工程序，可以提高程序的融通性和泛用性，并使加工程序变得短小精悍，操作起来简练灵活，从而提高工作效率。对现实加工而言，有着非常重要的实际意义。希望能与从事数控加工与编程的同仁们共同探讨、交流。
　　
　　关键词： 数控加工手工编程宏程序变数指令
　　前言
　　本人从事数控加工工作已有多年，深感数控设备在机械加工中占有着极其重要的地位，尤其是在模具加工行业，它是精度、速度、效率的主导者。数控程序是数控加工的关键技术，其程序的编制效率及质量在相当大的程度上决定着产品的加工精度和生产效率。
　　近年来随着CAD/CAM软件的不断普及和应用，数控编程的模式逐渐由自动编程取代手工编程。如MASTERCAM、CAXA等等。但CAM软件编程和手工编程有着各自不同的优点和特长，在实际加工中一个产品的最终加工完成需要调整程序的地方很多，现有的CAM软件不可能完全满足所有数控系统的特殊功能要求，在国内外手工编程仍然是数控加工程序不可缺少的技术手段。手工编程相比自动编程数据计算简单，编程工作量小，加工路线短，程序段少，空运行的时间少。
　　而运用宏程序在原有的优势上更加优化，配合变数指令、子程序、子程序镶套、代码段等编制加工程序，对于提高编程的效率和质量具有很大的实用价值。充分利用好数控机床自身的特性和资源，编制机动灵活的小容量数控程序，在实际操作当中有着非常现实的意义。
　　宏程序的应用优势及特点
　　1、优势
　　 数控加工中常常会遇到数量少、品种繁多、有规则几何形状的工作件，在编程时我们只要稍加分析与总结，找出他们之间的共同点，把这些共同点设为变量应用到程序中，往往编制出一个程序，通过改变其中共性的变量就可以解决一类问题，从而使我们在加工相类似零件时，只需改变其中几个变量中的赋值，就可以采用此程序进得零件加工，大大节省了编程时间，而且在运用时准确性也大大提高。编辑修改、错误检查都变得非常方便、直观。因此，宏程序在手工编程中具有相当高的实用性。
　　2、特点--变数指令
　　宏程序中地址资料不以数值指定，而用变数取代，待程序执行时，才将对应的变数以数值指定，以提高程序的融通性及泛用性。
　　利用宏程序编制加工程序实例
　　 众所周知，手工编制加工程序其根本的思路就是通过完成对不断变化的每一个层面的轮廓加工来实现的。在这里本人用下面的实例来说明，希望能起到抛砖引玉的作用和有意义的启迪。
　　
　　
　　
　　 图1 零件图
　　图1所示，这是一个有一定规则的，深度变化的，由矩形、圆角、圆槽、椭圆柱组合而成的零件。材料为45号钢，毛坯大小为65mmX65mm，要求加工零件表面、外轮廓和各凹槽。
　　 为编程方便起见，这里采用绝对坐标。首先根据已知条件设定相关的变数值，这些变数值是加工程序的原始基础。给定变数序号时应该尽量保持有规律，相关的要素尽可能靠近，便于使编程思路清晰有序。
　　加工时一般分如下几个步骤：（以下程序适合FANUC数控系统）
　　1. 铣削59X59外形(Φ16平面铣刀)，参看程序段O0001。
　　
　　
　　
　　 图2程序1过程路径图
　　O0001；
　　G54 G90 G0 M3 S1200 Z50.0； Z轴定位，主轴正转
　　X0 Y-50.0； XY轴定位
　　Z5.0； Z轴下至5
　　G01 Z0 F1000；Z轴下至零点
　　#1=0； 起始Z方向切削距离
　　WHILE[#1LT6]DO1；判断深度值是否到达终点。
　　 当条件不满足时，退出循环体（#1小于6）
　　#1=#1+1.0； 增量值为1
　　G01 Z-#1 F1000；Z方向进刀
　　G41 X10.0 Y-39.5 D01；刀具半径左补偿, 从P点到达A点
　　G03 X0 Y-29.5 R10.0；圆弧进刀半径为10，从A点到达B点
　　G01 X-29.5,R6.0； 从B点到达C点
　　Y29.5 ,R6.0； 从C点到达D点
　　X29.5 ,R6.0；从D点到达E点
　　Y-29.5 ,R6.0； 从E点到达F点
　　X0； 从F点到达B点
　　G03 X-10.0 Y-39.5 R10.0；圆弧退刀，从B点到达G点
　　G01 G40 X0 Y-50.0； 取消刀补
　　END1；循环体结束
　　G0 Z50.0； Z方向提刀
　　G28 X0 Y0 Z0； 返回参考点
　　M5； 主轴停转
　　M30；程序结束
　　2. 铣削R8的凹槽(Φ10的平面铣刀) ，参看程序段O0002。
　　
　　
　　
　　图3程序2过程路径图
　　O0002；
　　G54 G90 G0 M3 S1200 Z50.0； Z轴定位，主轴正转
　　X50.0 Y-10.0 ；XY轴定位
　　Z5.0；Z轴下至5
　　G01 Z0 F1000； Z轴下至零点
　　#1=0；起始Z方向切削距离
　　WHILE[#1LT3]DO1； 判断深度值是否到达终点。
　　 当条件不满足时，退出循环体（#1小于3）
　　#1=#1+1.0； 增量值为1
　　G01 Z-#1F1000；Z方向进刀
　　G41 Y0.5 D01 刀具半径左补偿,从P点到达A点
　　G01 X0 Y29.5； 从A点到达B点
　　X11.0 ,R3.0；简化倒圆弧编程，从B点到达C点
　　X5.62 Y9.8, R3.0； 从C点到达D点

　　G03 X-5.62 R8, R3.0； 从D点到达E点
　　G01 X-11.0 Y0.5, R3.0；从E点到达F点
　　X-30.0； 从F点到达G点
　　G0 Z5.0； Z方向退刀
　　G40 X50.0 Y-10.0； 取消刀补
　　END1； 循环体结束
　　G0 Z50.0；Z方向提刀
　　G91 G28 Z0； Z方向返回参考点
　　G28 X0 Y0；X、Y方向返回参考点
　　M5； 主轴停转
　　M30；程序结束
　　
　　
　　3. 铣削椭圆台 (Φ10的平底刀) ，参看程序段O0003。
　　O0003；
　　G54 G90 G0 Z50 M3 S1200；Z轴定位，主轴正转
　　X20.0 Y-14.5； XY轴定位
　　Z5.0；Z轴下至5
　　G01 Z0 F1000；Z轴下至零点
　　#1=0； 起始Z方向切削距离
　　WHILE[#1LT3]DO1；判断深度值是否到达终点。
　　 当条件不满足时，退出循环体（#1小于3）
　　#1=#1+1.0；Z方向增量值
　　G01 Z-#1 F1000；Z方向进刀
　　G41 X10.0 D01； 刀具半径左补偿
　　#2=360.0； 椭圆切削终点角度
　　 WHILE[#2GT0]DO2； 判断角度值是否到达终点，
　　 当角度大于0时，执行DO2到END2的程序段
　　#2=#2-2.0； 角度值每次增加量为2度
　　#3=10*COS[#2]；计算椭圆圆周上X方向的点坐标
　　#4=-14.5+5*SIN[#2]； 计算椭圆圆周上Y方向的点坐标
　　G01X#3Y#4；角度#2相对应的XY值
　　END2；循环体结束
　　G40 X20.0； 取消刀补
　　END1；循环体结束
　　G0 Z50.0；Z方向提刀
　　M5； 主轴停转
　　M30；程序结束
　　
　　4. 铣削Φ12的凹槽(Φ10的平面铣刀) ，参看程序段O0004。
　　
　　
　　
　　 通过观察我们可以看四个程序段中，宏程序的基本格式是相同的。如加工完第一程序段后，想要加工第二程序段，我们只需要稍为修改第一程序段的个别数字，就可以进行加工了，大大节省了绘制图形、设置刀具路径、实体切削验证、执行后处理以及向机床中传输程序的时间。
　　四、实体效果
　　
　　
　　
　　 图4 实物图
　　 图4所示是加工好的实物照片。从以上的实例我们可以看到：这样一个较复杂的零件用几个非常简单的宏程序就可以完整地加工出来。加工表面无失真现象，操作机动灵活，运行路线光滑平稳。加工同样一个零件，由于程序段和空运行时间少缩短了加工时间有助于提高工作效率。
　　 通过以上实例中，宏程序变数指令的运用，我们可以水平展开到其它的程序当中，加以灵活运用。既在程序中任何一个地址都可以使用变数指令编程来帮助我们达到预期效果。宏程序中的变数指令使我们能够自由的驾御加工程序。
　　其次实例中改变#1的变数数值就可以调节程序的重复次数，即可满足加工的表面精度要求。通过对刀具号变数值的修改，改变补偿值，可满足加工的尺寸精度要求。
　　五、结束语
　　 充分掌握手工编程技术，合理地运用宏程序变数指令配合编制加工程序的技巧，可大大提高实际工作效率。同时，使我们的思路开阔起来，一个个零件就像完美的艺术品一样在我们的手中诞生，让我们更加充满自信，将数控铣床的作用发挥到极至。
　　
　　参考文献：
　　1、《数控铣削变量编程实例教程》，化学工业出版社，2007年第一版，李锋、白一凡编著。
　　2、《数控宏程序编程方法、技巧与实例》，机械工业出版社，2007年第一版，冯志刚编著。
　　3、《数控铣削加工宏程序及应用实例（第2版）》，机械工业出版社，2008年第一版，陈海舟编著。
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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