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數控銑削加工中宏程序嵌套編程的（de）應用

2018-6-1 來源：昆明冶金高等（děng）專科學校（xiào）機械工程（chéng）學院作者（zhě）：鄧（dèng）宇翔

摘要（yào）:在數據編程中十分高級的語言就是（shì）宏程序，用戶可以采用宏程（chéng）語言對數控（kòng）係統的（de）相關變量進行一定的函數關係運算以及算數運算、邏輯運算等，然後（hòu）按照數（shù）據程序中的循環條件命令和相關程序（xù）運行語言嵌套綜合使用，一方麵將繁多而冗（rǒng）餘的程序運行量不斷簡化和匯編，另一方麵避免了傳統人工編程過程中運行量大、數據（jù）程序容易出差錯的（de）弊端，從我（wǒ）國目（mù）前的實踐情況來看，數控銳削加工中宏程（chéng）序嵌套編程的應用主要（yào）是通過雙曲線編程（chéng）、橢圓編程以及拋物線編程來逐步實現（xiàn）數據的編程過（guò）程，在此過程中用戶可以通過具體參數值的（de）調整對零件的相關模型進行改變，完全（quán）體現出當前我國數控機床的自動化、智能化與高效的特（tè）點。

關鍵詞:數控;銑削加工;宏程序;嵌套（tào）編程

0、引言

在我國的數控銑削加工川中最為（wéi）常見的非圓曲線就（jiù）是橢圓，因此非圓曲線已經成為手工編程（chéng）中的重（chóng）點和難點，對此，本研究中主要（yào）針一對數控銑削加（jiā）工中宏程（chéng）序嵌套編程的應用在橢圓加工中的實際案例（lì）展開分析，以FANLfC係統數控銑床加工橢（tuǒ）圓的宏程序編寫過程作為（wéi）案例研究的重要切人點，並對數控銑床加工中宏程序的科學（xué）使用方式（shì）進行了論述，在此過程中，對（duì）宏程序編寫時需要注意的事項進行了闡述，從而結（jié）合實際的應用案例對數控銑削加工中宏程序嵌套編程的應用進（jìn）行了分析。

1、數控銑削加工中宏程序（xù）嵌套編程的應用分析

宏程序嵌套編程是現代編程技術應用的最高表現形式，這種編程技術采用了十（shí）分先進的編（biān）程技術工藝，比如切削用量的選擇（zé）、數學（xué）編程模型的建立以及加工刀具的選取等，這些（xiē）加工零件都用過宏程序的嵌套編寫具有（yǒu）很高（gāo）的（de）技藝，尤其是在一些難度（dù）很高的零件加工中，通過宏程序（xù）的嵌（qiàn）套（tào）程（chéng）序語（yǔ）言（yán）匯編相較於傳統的自動化編（biān）程效率提高了（le）很多。因此手工編程在（zài）某種程度上要比自動化編程優點突出，在實際的嵌套編程應（yīng）用中，橢圓是一種常見的編程圖形，因此數控銑削加工中宏程序嵌套編程技術人員需要經過橢圓的方程應對各種複雜的數學方程式（shì）變換，從而才能不斷對橢圓程序的嵌套編程展開實際應（yīng）用。

所謂的宏程序〔”就是通過嵌套的宏變量程序（xù）進行專業應用程序語言的匯編（biān），這種嵌套（tào）編程的程序（xù）與子程序相類似，因此在編程過（guò）程中可以通過專用的數據（jù）代碼指令進行嵌套宏（hóng）程序的實際調取（qǔ），這種嵌套宏程序的指令代碼被稱作為嵌套編程宏指令。通常情況下，數控銑削加工中通過宏程序的嵌套語言匯編可以（yǐ）提高數控機床的（de）特殊性能，主要的目的就是可以把尺寸或形狀具有特定（dìng）規（guī）律的數控銑削加工零（líng）件通過簡潔性（xìng）的嵌套編程語言進行表達，所以整個操作過程變的可讀取和（hé）可修改，匯編（biān）的程序（xù）不僅實際應用非（fēi）常廣泛，而且邏輯嚴謹具有很強的通俗性，所以在數控銑（xǐ）削加工中宏程序的（de）嵌套編程要比（bǐ）CAD/CANT軟件係統（tǒng）自動化生（shēng）成的數據指令程序反應更為迅速、而且十分便捷。在通常的CAD/CAM軟件（jiàn）生成（chéng）的程序中，程序字中地址符為一個相關的變量，所以一個程序語言隻能針（zhēn）對一個邏輯形狀的實體描述，在這種情況下（xià），編程語言就變得缺少通用（yòng）性和靈活性。而本文研究的（de）數控（kòng）銑削加工中宏程（chéng）序嵌套編程中宏程序為一個參數變量，但（dàn）可（kě）以按照實際的（de）賦值語句進行宏變量的調整（zhěng），同時與嵌套程序調用語句、循環語句以及子程序語句和分支語句進行相互配（pèi）合，從而不斷滿足數控銑（xǐ）削加工中宏程序嵌套編（biān）程的應用需要。

2、宏程序嵌套編程在橢圓麵銑削加工中的（de）應用實例分析（xī）

如圖1所示，該研究采用了12cm的立銑刀在FANUC-Oi係（xì）統機床上銑削加（jiā）工橢圓，深度2 mm，通過橢圓標準方程式與參數方（fāng）程x = acos。與（yǔ）y = bsin。構建實際的數學模型，分析加工路線，如圖f所示（shì）建立切削工件的坐標係，分別（bié）將（jiāng）X,Y,Z軸的零（líng）點作（zuò）為該橢圓零（líng）件上表（biǎo）麵的中心，在G54寄存器（qì）中設置數控機床的坐標係，在（zài）銑削加工的工件之外進行垂直下（xià）刀銑削，不使用半徑補償。隨後進行NC編程，分別設該橢圓的中（zhōng）心點以及刀具中心、X軸正方向的夾角（jiǎo）作（zuò）為（wéi）該係統（tǒng）編程程序的變化參數量，這三者參數變化範圍在0一360度（dù）之間。通過以上橢圓參數方程對該數控銑削加工中宏程序（xù）嵌（qiàn）套NC程序段（duàn）行數據（jù）編程，具體的編程語言代碼以及命令如表1所示。

從表I中的數控銑削加工中宏（hóng）程序嵌套編程的命令（lìng）語言可以發現，宏程序嵌套編程在FANUC係統中的應用較為廣泛（fàn），在數控銑削加工（gōng）機床中可以直接使用MDI數據編程的方式對命（mìng）令語言進行匯編，此外數控銑（xǐ）削加工中宏程序嵌套編程的命令語言的編寫（xiě）可（kě）以直接在計算機中進行，經過RSN一（yī）32數據通信接口端再將編程的命令結果發送傳輸到數控銑削加工機床係統中，通常情況下，數控銑削加工中宏程序嵌套編程的宏程序可以分為兩大類（lèi）別，一種是按照（zhào）“G65 H一P#一Q#一R#一”的格式編寫（xiě）的A類數（shù）據程序語言（yán），另外一種是直接通過宏程序嵌套編程語言（yán）以及數（shù）據參數的公式進行的編程語言，這種編程方式與C語言數據編程（chéng）}a〕存在一定的類似之處（chù）。在上述程序語（yǔ）言中，宏程序嵌（qiàn）套編程的每一（yī）種（zhǒng）語言功能（néng）分別（bié）用“HO1一H99”進行表示，“#一”則表（biǎo）示宏程序（xù）嵌套編程語言中一個存放參數值的常（cháng）用地址（zhǐ）變化量，這種變量包含以下幾種常見的情況，其中（zhōng）“#I一#33”表示宏程序的局（jú）部參數變量，通過相（xiàng）關數據的儲（chǔ）存體現（xiàn）數（shù）據（jù）自（zì）變量的變化（huà）情況。

3、數控（kòng）銑削加工（gōng）中宏程序嵌（qiàn）套編程的（de）應用優點（diǎn）分析

在通常的數控（kòng）加工中，銑削加工時技術人員經常采用子（zǐ）程序（xù）對某（mǒu）一具（jù）體的零部件針對某一部分的形狀進行銑削（xuē）和深度加工，但是子程序的應用（yòng）存在一定的（de）不足之處，不（bú）僅通用性不（bú）佳（jiā），而且難以滿足當前數控銑削加工中宏程序嵌套編程的相（xiàng）關要求，因此本（běn）文通過數控銑削（xuē）加工（gōng）中宏程序嵌套編程的應用一方麵（miàn）具有（yǒu）很強的（de）通用性（xìng），另一方麵（miàn）數據編程技術人員可以對不同的數控銑削加工內容進行不同的分類，例如（rú）將某一類具（jù）有共同加工特征的組件結合到一起，然（rán）後通過被加工組件的幾何參數信息展開數學模型的構建，與此同時可以按照（zhào）這一（yī）類被加工組件的模型（xíng）參（cān）數編寫出相應的宏程序嵌套編程語言代碼，在實際的數控編程操作時，技術人員無需對數控宏程序嵌套編程語言進行接觸，而是簡單通過相關（guān）數學模型所對應的自變量（liàng）賦（fù）值〔’〕情況就可以對相（xiàng）關的子程序進行（háng）相（xiàng）應的改變，因此這種數控銑削加工中宏程序嵌套編程（chéng）的應用克服了傳統人工（gōng）編程（chéng）中繁瑣、重複編程（chéng）的弊（bì）端。

在一般情況下，我國數控數控銑（xǐ）削加工的機械零件產品經常（cháng）是由各種回轉麵、凸台、圓孔以及凹槽（cáo）和斜平麵（miàn）構成，所以很少有不規則的複雜曲麵，對於大部分的規則曲麵例如錐麵、半球以及橢圓半球（qiú）等通常都可以經過三角函數的參數模型以及相關曲（qǔ）麵的標準方程（chéng）進行相（xiàng）關參數模（mó）型的構建，這（zhè）樣有利（lì）於設置相（xiàng）關的參數值與（yǔ）對某些（xiē）自變量進行賦值編程（chéng）運算。因此數控加工技術人員在此過程中需要重（chóng）複編寫（xiě）多種語言命令程序（xù），所以一方麵（miàn）加大了技術人員的工作量（liàng），另一方麵十分不利於數（shù）控（kòng）加工程序語（yǔ）言的管理和運行，但是該研究中通（tōng）過對數控銑削加工中宏（hóng）程序嵌套編程的應用研究從而減少了技術人員的工作量，也大大提高了數控銑削加工（gōng）中宏程序嵌套編程（chéng）的效率。

4、橢圓在軸類零件中的應（yīng）用實例分（fèn）析

4. 1 45號鋼零件圖工藝分析

如圖2所示，該45號鋼零件分別由橢圓以及圓柱、內外溝嘈、內外螺紋以及偏心等結構組成（chéng），由三件不同的配合（hé）輔（fǔ）助零件（jiàn），該零件構件中有（yǒu）不同的直徑尺（chǐ）寸較為嚴密的尺寸精度要求和表麵粗糙度等要求，而且整個工件模型的結構十分完（wán）整，完全符（fú）合數控銑削加工的要求。該實體構件的整體結構輪（lún）廓完整而清楚，並且該零件為標準的45號鋼構件（jiàn），所以具有良好的加工切削性，此外沒有嚴格的硬度和熱度要求標準。

4. 2 該模型結構的具體加工工藝措施情況（kuàng）數據（jù）表

4. 3 宏程序編程實例:異形螺（luó）紋45號鋼（gāng）構件的編程加工程序表

首先，通過上述兩個表的分析，發現在數控（kòng）切（qiē）削加工中針（zhēn）對複雜的工藝（yì）構件（jiàn）並沒有與圓弧相等的銑（xǐ）削刀具，所以在該案（àn）例中，數控加工程序（xù）相對比較複雜，對於45號鋼構（gòu）件的圓弧螺紋是處於橢圓（yuán）麵之上，所以在刀具的選擇以及運行時不僅要結合橢圓的規律車螺紋軌跡（jì）運行，又要結合小圓弧的運（yùn）動軌跡運行，在上述編程中，重點是要找到橢圓與圓（yuán）弧的圓心之（zhī）間的（de）轉化關係，從而找到橢圓與小圓弧上某一點之間的相互關係，然後在得到整個45號鋼構件之間（jiān）的邏輯轉換關係，編（biān）寫數控銑削程序.

其次，要準確確定圓心坐標與小圓弧之間（jiān）的關係，要確保（bǎo）整個45號鋼構件的（de）橢圓（yuán）螺紋切削運行軌跡準確，必須使橢圓的素線與小圓弧的圓心連線相（xiàng）平行，在該案例中（zhōng），考慮到數控刀具銑削加工（gōng）45號鋼（gāng）螺（luó）紋過程中會受到刀具（jù）升降速率以及運行軌跡變化的影響，因此應該分別將刀（dāo）具（jù）的刀點與退刀（dāo）點、向後向前偏移一定的方向和距離，確保道刀具在數（shù）控銑削（xuē）加工45號（hào）鋼時不會存在進刀碰撞或者過切的問題發生，確保45號鋼的（de）切削準確，圖中切削的起刀點為第一個小圓的圓心也就是（shì）該工件坐標係的坐標，並需要作（zuò）圖（tú）分析，如下圖模型結構所示。

此外，工藝卡片以及刀具模具參數要素的選擇還要結合該圖中45號鋼的橢圓車螺紋，在同一個起始角下，切削刀具應該從第一個小圓的圓（yuán）弧中某一點到最後一個小圓（yuán）弧（hú）中的某一點運行軌跡行走，在此過程（chéng）中該小圓（yuán）弧的原心坐（zuò）標會隨（suí）著橢圓（yuán）的變化而發生一定的變化，從而得（dé）到相關的模型。該案例研究了橢圓（yuán）麵上圓弧螺紋的（de）編程方式，主要分析了45號鋼的加工銑削思路以（yǐ）及宏程序的嵌套編（biān）程應用，像這（zhè）樣複雜的嵌（qiàn）套編程計算機編程有（yǒu）時也難以解決，而通（tōng）過宏程序的嵌套編程為45號鋼零件的數控銑削加工發揮了巨大的作用。

5、結（jié）束（shù）語

綜上所述，應用“HO1一H99”多個工件的坐標係設定，大大提高了（le）數控銑削加工的宏程序嵌套編程效（xiào）率，一方麵將數據（jù）程序的結構實現了模塊化（huà）操作（zuò），另（lìng）一方麵讓宏程序嵌套（tào）編程（chéng）的出錯率（lǜ）大（dà）大降低，不僅讓語言程序變（biàn）的通俗（sú）可（kě）讀，而且十分便捷（jié），對於部分數控銑削加工零（líng）件的宏（hóng）程序嵌套語言編程隻需要對相關的尺寸模（mó）型進行參數調整和優化，就可進（jìn）行相應的嵌（qiàn）套編程，因此更好地滿足了不同數控加工銑削零件的編程需求。

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