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數控銑削加工中宏程序嵌套編程的（de）應用

2018-6-4 來源：昆明冶金高等專科學校機械工程學院教師作者：鄧（dèng）宇（yǔ）翔

摘要:在數據編程中十（shí）分高級的語言就（jiù）是宏程（chéng）序，用（yòng）戶可以采用宏程序語（yǔ）言對數控係統的相關變量進行一（yī）定的函數關係運算以及算數運算、邏輯運算等，然後按照數（shù）據程序中的循環條件命令和相關程序運行（háng）語（yǔ）言嵌套綜合（hé）使（shǐ）用，一方麵將繁多而元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（guò）程中運行量大、數據程序（xù）容易出（chū）差錯的弊端，從我國目前的實踐情況來看，數（shù）控銳削加（jiā）工中宏程序嵌套編程的應用主要是通過雙曲線編程、橢圓編程以及拋物線（xiàn）編程來逐步實（shí）現數據的編程過程，在此過程中用戶可以通過具體參數值的調整對零件的相關模型進行改變，完全體現出當前（qián）我國數控機床的自動化、智能化與高效的特點.

關鍵詞:數控;銑削加工;宏程序（xù）;嵌套編程

0、引言

在我（wǒ）國的數控銑（xǐ）削加工中最為常見（jiàn）的非（fēi）圓曲線就是橢圓，因此非圓曲線已（yǐ）經成為手工編程中的重點和難點，對此，本研究中主要針對（duì）數控銑削加工中宏程序嵌套編程的應用在橢圓加工中的實際案（àn）例展開分析，FANUC係統數控銑（xǐ）床加工橢圓的宏（hóng）程序編寫過程作為案例研究的重要切（qiē）人點，並對數控銑床加工中宏程序的科學使用（yòng）方式進行了論述，在此過程中，對宏程（chéng）序編寫時需要注意（yì）的事項（xiàng）進行（háng）了闡述，從而結合（hé）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行了分析（xī）。

1、數控銑削加工中宏程序嵌（qiàn）套（tào）編（biān）程的應用分析

宏程序嵌套編程是現代編（biān）程技術應用的最（zuì）高表現形式，這種編（biān）程技術采（cǎi）用了十分先進的編程技術工藝，比如切削用量的選擇（zé）、數學編程模型的建立（lì）以及加工刀具的選取（qǔ）等，這些加工零件都（dōu）用（yòng）過宏程序的嵌套編寫具有很高的技藝，尤其是在一些難度很高（gāo）的（de）零件加工中，通過宏程序的嵌套程序語言（yán）匯編相較於傳統（tǒng）的自動（dòng）化編程效率提高了很多（duō）。因此手工編程在某種程度上要比自（zì）動化編程（chéng）優點突出，在實（shí）際（jì）的嵌套編程應用中，橢圓是一種常（cháng）見的編程圖形，因此數控銑削加工中宏程（chéng）序嵌（qiàn）套編程技術人員需要經過橢圓的方程應對各（gè）種複雜的數學方程式變（biàn）換，從而才能（néng）不斷對橢圓程序的嵌套編程展開（kāi）實際應用。

所謂的宏程（chéng）序就是（shì）通（tōng）過嵌套的（de）宏變量程序進行專業應用程序（xù）語言的匯編，這種（zhǒng）嵌（qiàn）套編程的程序與子程序相類似，因此在編程過程中可以通過（guò）專用的數據代碼指令進行嵌套宏程序的實際調取，這種嵌套宏程（chéng）序的指（zhǐ）令代碼被（bèi）稱（chēng）作（zuò）為嵌套編提高（gāo）數控機床的特殊性能，主要的目的就是（shì）可以把（bǎ）尺寸或形（xíng）狀具有特（tè）定（dìng）規律的（de）數控銑削加工（gōng）零件通過簡潔性（xìng）的嵌套（tào）編程語言進行表達，所以（yǐ）整個操作過程變的（de）可讀取和可修改，匯編的程序不（bú）僅實際應用（yòng）非常廣泛，而且邏輯嚴謹具有（yǒu）很強的通俗性（xìng），所以在（zài）數（shù）控銑削加工中宏程序的嵌套編程要比CAD/CA1VI軟件係（xì）統自動化生成（chéng）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軟件生成的程序中，程序字中地址符為一個相關的變量，所以（yǐ）一個程序（xù）語言隻能（néng）針對一（yī）個邏輯（jí）形狀的實體描述，在這種情況下，編程語（yǔ）言就變得缺少通用性和靈活性。而本文研究的數控銑削加工中宏程序嵌套編程中宏程序（xù）為一個參數變量，但可以按照實（shí）際的（de）賦值（zhí）語句進行（háng）宏變量的調整（zhěng），同時（shí）與嵌套程序調用語句、循環語（yǔ）句以及（jí）子程序語句和分支語句進（jìn）行（háng）相互配合，從而（ér）不斷滿足數控（kòng）銑削加工中宏程序（xù）嵌套（tào）編程的應用需要。

2、宏（hóng）程序嵌套（tào）編程在橢圓麵（miàn）銑削加工中的應用實（shí）例分析

如圖（tú）1所示，該研究采用了12cm的立銑刀在FANUC-Oi係統（tǒng）機床（chuáng）上銑削加工橢圓（yuán），深度2 mrrt，通過橢（tuǒ）圓標準方程式與參（cān）數方程x = acosa與y = bsin a構建實際的數（shù）學模型，分析加工路線，如圖1所示（shì）建立切削工件的坐標係，分別將X,Y,Z軸的零點作為該橢圓零件上表麵的中心，在G54寄存器中設置數控機床的坐標係，在銑削加工的工件之外進行垂直下刀銑削，不使用半徑補償。隨後進行NC編程，分別設該橢圓（yuán）的中心點以及（jí）刀（dāo）具中心、X軸正方向的夾角作為該係統（tǒng）編程程序（xù）的變化（huà）參數量，這三者參數變化範圍在0一（yī）360度之間。通過以上橢圓參數方程對該數控銑削加（jiā）工中宏程序嵌套NC程序段進行數據編程，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程序嵌套編（biān）程的命令語言可以發現（xiàn），宏程序嵌套編程在FANUC係統（tǒng）中的應用較為廣泛，在數控銑削加工機床中可以直（zhí）接使用MDI數據編程的方式對命令語言進（jìn）行匯編，此外數控銑削加工中宏程（chéng）序嵌套編程的命令語言的編寫可以直接在計算機中進行，經（jīng）過RSN一32數據通信接（jiē）口端再將編程（chéng）的命令結果發（fā）送傳輸到數控銑（xǐ）削加工機床係統中，通常（cháng）情況下，數控（kòng）銑削加工中宏程序嵌套編程的宏（hóng）程序可以分（fèn）為兩大類（lèi）別，一種是按照“GSS H一P#一Q#一R#一（yī）”的格式編寫的A類數據（jù）程（chéng）序語言，另外一種是直接（jiē）通過宏程序嵌套（tào）編程語言以及數據參數的公式進（jìn）行的編程語言，這種編程方式與C語言數據編程（chéng）存在（zài）一（yī）定的類似之處。在上述程序語言中，宏程序嵌套編程的每一種語言功能（néng）分別用“HO1一H99”進行（háng）表示，“#一（yī）”則（zé）表示（shì）宏程序嵌套編程語言中一個存放（fàng）參數值的常用地址變化量，這種變量包含以（yǐ）下幾種常見的情況，其中“#I一#33”表示宏程序的局部參數（shù）變量，通（tōng）過相關數據的儲存體現（xiàn）數據自變量的變化情況（kuàng）。

3、數（shù）控銑削加工中宏程序嵌套編程的應用優點分析

在通常的數（shù）控加工中，銑削加工時技術人員經常（cháng）采用子程序對某一（yī）具體的零部件針對某一（yī）部分的形狀進（jìn）行銑削和深度加工，但是子程序的（de）應用存在一定的不足之處，不僅通用性不佳，而（ér）且難以滿足當前數控銑削加工中宏（hóng）程序嵌套編程的相（xiàng）關要求（qiú），因此本文通過數控銑削加（jiā）工中宏程序嵌套編程的應用一方麵具有很強的通用性，另一方麵數據編程技術人員可以對不同的數控銑削加（jiā）工內容進行不同的分類，例如將某一（yī）類具有共同加工特征的組（zǔ）件結合到一（yī）起，然後通過被加工組件（jiàn）的幾何參數信息展開數（shù）學模（mó）型的構建，與此同時可以按照這一類被加工組件的模型參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（zuò）時（shí），技術人員無需對數控宏程（chéng）序嵌套編程語言進行接觸，而是簡（jiǎn）單通過相關數學模型所對應的自變量（liàng）賦值〔”]情況就可以對相（xiàng）關的子程序（xù）進行（háng）相應的（de）改（gǎi）變，因此這種數控銑削加工中宏程序嵌套編程的應用克服了傳統人工編程中繁瑣、重複編程（chéng）的弊端。

在一般情況下，我國數控數控銑削加工的機械（xiè）零件產品經常（cháng）是由各種回轉麵、凸台、圓孔以及凹槽和斜平麵構成，所以很少（shǎo）有不規則的複雜曲麵，對於大部分的（de）規則曲麵例如錐麵、半球以及橢圓半球等通常都可以經過三角函數的參數模型以及相關曲麵的標準方程進行相關參數模型的構建，這樣有利於設置相關的參數值（zhí）與對某（mǒu）些自變（biàn）量進行賦值編程運（yùn）算。因此數控加工（gōng）技術人員在此過程中需要重複編（biān）寫多種語言命令程（chéng）序，所以一方麵加大了（le）技術人員的工作量，另一（yī）方麵十分不（bú）利（lì）於數（shù）控加工程序語言的管（guǎn）理和運行，但是該研究中通過對數控銑削加工中宏（hóng）程序嵌套（tào）編程的應用研究從而減少了技術（shù）人員的工作量，也大大提高（gāo）了數控銑削（xuē）加工中宏程（chéng）序嵌套編程的效率。

4、橢圓（yuán）在（zài）軸類零件中的應用實例分析

4. 1 45號鋼零件圖工藝分（fèn）析（xī）

如圖2所示，該45號鋼零件分別由橢圓（yuán）以及圓柱、內（nèi）外溝嘈、內外螺紋以（yǐ）及偏（piān）心等（děng）結構組成，由三件不同的（de）配合輔助零件，該零件構件中有不（bú）同的直徑尺（chǐ）寸較為嚴密的尺寸精度（dù）要求和表麵粗糙度等要求，而且整（zhěng）個工件模型（xíng）的結構十分（fèn）完整，完全符（fú）合數控銑（xǐ）削加工的要求。該實體構件的整體結構輪廓完整而清楚，並且該零件為標準的45號鋼構件，所以具有（yǒu）良好（hǎo）的加工切削性，此外沒有嚴格的硬度（dù）和（hé）熱度要求標（biāo）準（zhǔn）。

4. 2 該模型結構的具體（tǐ）加工（gōng）工藝措施情（qíng）況數據表

4. 3 宏程序編程實（shí）例（lì）:異形螺紋45號鋼構件的編程加工程序表

首先，通過上述兩個（gè）表的分析，發現在數控（kòng）切削加工中針對複雜的工藝構件並沒有與圓弧（hú）相等的（de）銑削（xuē）刀具，所以在該（gāi）案例中，數控加工（gōng）程序相對比較複雜（zá），對於45號鋼構件的圓弧螺紋是處於（yú）橢圓麵之上，所（suǒ）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運行，又要結合小圓弧的運動軌跡運行，在上述（shù）編程中，重點是要找到橢圓與圓弧的圓心之間的轉化（huà）關係，從而找到橢圓與小圓弧上某一點（diǎn）之（zhī）間的相（xiàng）互關係，然後在得到（dào）整（zhěng）個（gè）45號鋼構件之間的邏輯（jí）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的關（guān）係，要確保整個45號鋼構件的橢圓螺紋切削運行軌跡（jì）準確，必須使橢圓的素線與小圓弧（hú）的圓心連線相平行，在（zài）該案例中，考慮到數控刀具銑削加工45號鋼螺（luó）紋過程中會（huì）受到刀具升降速率（lǜ）以及運行軌跡變化的影響，因此應該分別將（jiāng）刀具的刀點與退刀點、向後向前偏移一（yī）定的方（fāng）向和距離，確保道刀具在數控銑削加工45號鋼時不會存在進刀碰撞或（huò）者過切的問題（tí）發（fā）生，確保45號鋼（gāng）的切削準確，圖中切削的起刀點為（wéi）第一（yī）個小圓的圓心也就是該工件坐標係的坐標，並目需要作圖分析，如下圖模型結（jié）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（yīng）該從第一個小圓的圓弧中（zhōng）某一點到最後一（yī）個（gè）小圓弧中的某一點運行軌跡行走，在此過程中該小圓弧的原心坐標會隨著橢圓的變化而發生一定的變化，從而得到相關（guān）的模型。該案例研（yán）究（jiū）了橢圓麵上圓（yuán）弧螺紋的編程方式，主（zhǔ）要分析了45號鋼的加工銑削思路以及宏程序的嵌套編程應用（yòng），像這樣複雜（zá）的嵌套編程計算機編程有時也難以解決，而通過宏程序的嵌套編程（chéng）為45號鋼零件的數（shù）控銑削加工發揮了巨大的作用。

5、結束（shù）語

綜（zōng）上所述，應用“HO1一H99”多個工件的坐標係設定，大大提高（gāo）了數控銑削（xuē）加工的宏程序嵌（qiàn）套編程效率，一方麵將數據程（chéng）序的結構實（shí）現了模塊化操作，另一方麵讓宏程序嵌套編程（chéng）的出錯率大大降低，不僅讓語言程序（xù）變的通俗可讀，而且十分便捷，對於部分數控銑削加工零件的宏程序嵌套語言編（biān）程隻需要對相關的尺寸模型進行參數（shù）調整和優化（huà），就可進行相應的嵌套編程，因（yīn）此更好地滿足了不同數控加（jiā）工銑削零件的編程需求。

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