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數控銑削加工（gōng）中宏（hóng）程序（xù）嵌套編程的應用

2018-6-8 來源：昆明（míng）冶金高等專科學校機械工程（chéng）學院教師作者：鄧宇翔

摘要:在數據編程中十分高級（jí）的語言就是宏程序，用戶可（kě）以采用宏程序語言對數控係統的相關變（biàn）量進行（háng）一定（dìng）的函數關係（xì）運算以及算數運算、邏輯運算等，然後按照數據程序中（zhōng）的循（xún）環條件命令（lìng）和相關程序運行語言嵌套綜合使用，一方麵將繁多而冗餘的程序運行量不斷簡化和匯編，另一方麵避免（miǎn）了（le）傳統人工編程過程中運行量大、數據程序容易出差錯的弊端，從（cóng）我國目前的實踐情況來看，數控（kòng）銳（ruì）削加工中宏程序嵌套編程（chéng）的應用主要是通過雙曲線編程、橢圓編程以及拋物線編（biān）程來逐（zhú）步實現（xiàn）數據（jù）的編程過程（chéng），在此過程中用戶可以通（tōng）過具體參數值的調整對零件（jiàn）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（huà）與高效的（de）特點。

關鍵詞:數控;銑削加工;宏程序;嵌套編（biān）程

0、引言

在我國的數控銑削加工川中（zhōng）最為（wéi）常見的非圓曲線就是橢（tuǒ）圓，因此非圓曲線已經成為手工編程中的重點和難點，對此，本研究中主要針對數控銑削加工中宏程序嵌（qiàn）套編程的應用在橢圓加工中的（de）實際案例展開分析，以FANLIC係統（tǒng）數控銑床加工橢圓的宏（hóng）程序編寫過程作為案例研究的重要切人點，並（bìng）對數控銑床加工中宏程（chéng）序的科學使（shǐ）用方式進行了論述，在此過程中，對宏程序編寫時（shí）需要注意的事項進行了闡述，從（cóng）而結合實際的應用案例對（duì）數控銑削加工中宏程序（xù）嵌套編程的應用進行了分析。

1、數控銑削加工中宏（hóng）程序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分先進的編程技術工藝，比如切削用量的選擇、數學編程模型的建立以及加工刀具的選取等，這些加工零件都用過宏程序的嵌套編寫具有（yǒu）很（hěn）高的技藝，尤其是在一（yī）些難度很高的零件加工中，通過宏程序的嵌套程序語言匯編相較於傳統的自動化編程（chéng）效率提高了很多（duō）。因此手工編程（chéng）在某種程度上要比自動化編（biān）程（chéng）優點突出（chū），在實際（jì）的（de）嵌套編程應用中，橢圓是一（yī）種常見的編程圖形，因（yīn）此數控銑削（xuē）加（jiā）工中宏程序嵌套編程技術人員需要經過橢圓的（de）方程（chéng）應對各種複雜的數學方程式變換，從而才能不（bú）斷對橢圓程序的嵌套編程展開實際應用。

所謂的宏程序〔’就是通過嵌套的宏變量程序進行專業應用程序語言的匯編，這種嵌套編程的（de）程序與子程序相類似，因此在（zài）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（qǔ），這種嵌套宏（hóng）程序的指（zhǐ）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（xù）的嵌套語言匯編（biān）可（kě）以提高數控機床的特（tè）殊性（xìng）能，主要的目的就是可（kě）以把尺寸或形狀具有（yǒu）特定規（guī）律的數控銑削加工零件通過簡（jiǎn）潔性的嵌套編程語言進行表（biǎo）達，所以整個操作過程（chéng）變的可讀取和可修改，匯編的程序不僅實（shí）際應用非常廣泛，而且邏（luó）輯嚴謹具有（yǒu）很強的通俗性，所以在（zài）數控銑削加工中宏程序的嵌套編程要比CAD/CANT軟件（jiàn）係統自動（dòng）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（de）程序中，程序字（zì）中地址符為一個相關的變量，所以一個（gè）程序語言隻能針對一個邏輯形狀的實體描述，在這種（zhǒng）情況下，編程語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為一個（gè）參數變（biàn）量，但（dàn）可以按照實際（jì）的賦（fù）值語句進行宏變量的調整（zhěng），同時與嵌（qiàn）套程序調用語句、循環語句以及子程序（xù）語句和分支語（yǔ）句進行相互（hù）配（pèi）合（hé），從而不斷滿足數控銑削加工中宏程序嵌套編程的應用需要。

2、宏程序（xù）嵌套編（biān）程在橢圓麵銑削加工中的應用實例分析

如圖1所（suǒ）示，該研究（jiū）采用了1 ZCIII的立銑刀在FANUC-Oi係統機床上銑（xǐ）削加工橢圓，深度2 mm，通過橢圓標準方（fāng）程式與參數方程二二acosa與y = bsiaa構建實際的數（shù）學模型，分析加工路線，如圖1所（suǒ）示（shì）建立切削工件的坐標係，分別將X,Y,Z軸的（de）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（de）工件之（zhī）外進行垂直下刀銑削，不使用半徑補償。隨後進行NC編程，分別設該橢圓的（de）中心點以及刀（dāo）具中心、X軸正方向的夾角作為該係統編程程序的變化參數量，這三者參數變化範圍在0一360度之間。通過以上橢圓（yuán）參（cān）數方程對該數控銑削加工中宏程（chéng）序嵌套NC程序段進行數（shù）據編程，具體的編程語（yǔ）言代碼以及命令如表1所示。

從表1中的數控銑削加工中（zhōng）宏程序嵌套編程的命令語（yǔ）言可（kě）以發現，宏程序嵌套編程在FANUC係統中的應用較為廣泛，在（zài）數控銑削加工機床中可以直接使用MDI數據編程的方式對命令（lìng）語言進行匯編，此外（wài）數（shù）控（kòng）銑削加工中宏程序嵌套（tào）編程的命令語言（yán）的編寫可（kě）以直接在計算機中進行，經過RSN一（yī）32數據通（tōng）信接口‘6〕端再將編程的命令結果發送傳（chuán）輸到數控銑削加工機床係統（tǒng）中，通常情況下，數（shù）控銑削加工中宏程序嵌套編程的宏（hóng）程序可（kě）以分為兩大類別，一種是按照“Gb5 H一P#一Q#一（yī）R#一”的格式編寫的A類（lèi）數（shù）據程序語言[t}}，另外一種是（shì）直接通過宏程序嵌套編（biān）程語言以及數據參數的公式進行的編程語言，這種編（biān）程方式與C語言數據（jù）編程存在一定的類（lèi）似之處。在上述程序語言中，宏程序嵌套編（biān）程的每一種（zhǒng）語言功能分別（bié）用“H01一H99”進行表示，“#一”則表示（shì）宏程序（xù）嵌套編（biān）程語言中一個存放參數值的常用地址變化量，這種變量包含以下（xià）幾種常見的情況，其中“#I一#33”表示宏程序的局部參（cān）數變量，通過相（xiàng）關數據的儲存體（tǐ）現數據自變量的變化情況。

3、數控銑（xǐ）削加工中（zhōng）宏程序（xù）嵌套編程的應用優，點（diǎn）分析

在通常的數控加工中（zhōng），銑削加工時技（jì）術人員經常采用子程序（xù）對某一具體的零部件針對某一部分的形狀進行銑削和（hé）深度加工，但是子程序的（de）應用存在（zài）一定的不足之處，不僅通用性不佳（jiā），而且難以滿足當前數控銑削加工中宏程序嵌套編（biān）程的相關要求，因此（cǐ）本文通過數控（kòng）銑（xǐ）削加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工內容進行不同的分類，例如將某一類具有共同加工特（tè）征的組件結合到一起，然後通過被（bèi）加工組件的幾何參數信（xìn）息展（zhǎn）開數學模（mó）型的構建（jiàn），與此同時可以按照這一類被加工組件的（de）模型參數編寫出相應的宏程序嵌套編程語（yǔ）言代碼，在實際的（de）數控編程操作時，技術人員（yuán）無需對數控宏程序嵌套編（biān）程（chéng）語言進行接觸，而是簡單通過（guò）相關（guān）數學（xué）模型所對應的自變量賦值!9〕情況（kuàng）就可以對相關的（de）子程序進行（háng）相應的改變，因此這種數控銑（xǐ）削加工中宏程序嵌套編程的應用（yòng）克服了傳統人工（gōng）編程中繁瑣、重複（fù）編（biān）程的弊（bì）端。

在一般情（qíng）況下，我國（guó）數控數控銑削加工的機械零件產品經常是由各種回轉（zhuǎn）麵、凸台、圓（yuán）孔以及凹槽和斜平麵構成，所以很少有不規則的複雜曲（qǔ）麵，對於大（dà）部分的規則曲麵例如錐麵、半球以及橢圓（yuán）半球等通常都可以經過三角函數的參數（shù）模型以及相關曲麵的標準方程進行相關參數模（mó）型的構建，這樣（yàng）有利於設置相（xiàng）關的參數值與對某些自變量進行賦值編程運（yùn）算。因此數控加工技術人（rén）員在此過程中需要重複（fù）編寫多種語言命令程序，所以（yǐ）一方麵加大了技術人員的（de）工作量，另一方麵十分不利於數控加工（gōng）程序語言的（de）管理（lǐ）和運行，但是該研究中通過對數控銑削加工中宏程序嵌套編程的應用研究（jiū）從而減（jiǎn）少了技術人員的工作量，也大大提高（gāo）了數控銑削加工中宏程序嵌套編程的效率。

4 、橢圓在軸類零件（jiàn）中的應用實例分析

4. 1 45號鋼零件（jiàn）圖工藝分析

如圖2所示，該45號鋼零件分（fèn）別由橢圓以及圓（yuán）柱、內外溝（gōu）嘈、內外（wài）螺紋以及偏心等結構組成，由（yóu）三件不（bú）同的配（pèi）合輔助零件，該零件構件中有不同的直徑尺寸較為嚴密的尺寸（cùn）精度要求和（hé）表麵粗糙度等要求，而且整個工件模型的結構十分完整，完全符合數控銑削加工的要求。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（gòu）件，所以具有良好的加工切削性，此外沒有嚴格的（de）硬度和熱度（dù）要求標準。

4. 2 該模型結構的具體加工工藝措施情（qíng）況數據表

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

首先（xiān），通過上（shàng）述兩個表的分析，發現在數控（kòng）切削加工中針對複雜的_1.藝構件並沒有與圓（yuán）弧相等的銑削刀具，所以（yǐ）在該案例中，數控加工（gōng）程序相對（duì）比較複雜，對於朽（xiǔ）號鋼構件的圓弧螺紋是（shì）處於橢圓麵之上，所以在刀具（jù）的選擇（zé）以及運行時不僅要結（jié）合橢圓的規律車螺紋軌跡運行（háng），又要結合小圓弧的運動軌跡運行，在上（shàng）述編程中，重點是要找到橢圓與圓弧的圓心之間的轉化關係，從而找到橢圓與小圓弧上某一點之間的相互（hù）關係，然後（hòu）在得到整（zhěng）個45號鋼構件之間的邏輯轉換關係，編寫數控銑削（xuē）程序。

其次，要準確確定圓心坐標與小圓弧之間的關係，要確保整個45號鋼構（gòu）件（jiàn）的橢圓螺紋（wén）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平行，在該案例中，考慮到數控刀具銑削加工45號鋼螺紋過程中會受到刀具升降速率以及運行軌跡（jì）變化的影響，因此應該分別將刀具的刀點與退刀點（diǎn）、向後（hòu）向前偏移（yí）一（yī）定的方向和距（jù）離，確保道刀具（jù）在數控銑削加工（gōng）45號鋼時不會存在進刀碰撞或者過切的問題發生，確保45號鋼的切削（xuē）準確，圖中切削的（de）起刀點為（wéi）第一個（gè）小圓的圓心也就是該工件坐（zuò）標係的坐標，並且需要作圖分析，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（qǐ）始（shǐ）角下，切削刀具（jù）應（yīng）該從第一（yī）個小圓的圓弧中某一點到最後一個小圓弧中（zhōng）的（de）某一點運行軌跡行走，在此過程中該小圓弧（hú）的原心坐標會隨著橢（tuǒ）圓的變化而發（fā）生一定的變化，從（cóng）而得到相關的模型。該案例研究了橢圓（yuán）麵上圓弧螺紋的編程方式，主（zhǔ）要分析（xī）了（le）45號（hào）鋼的加工銑削思路以及宏程序的嵌套編程應用，像這樣複雜的（de）嵌套（tào）編程計算機編程有時也難以解決，而通過（guò）宏程序的嵌套編程為45號鋼零件的數控銑（xǐ）削加工發揮了巨大的作用。

5、結（jié）束語

綜上所述，應用“HO1一1199”多個工件的坐（zuò）標係設定，大大提高了（le）數控銑削加（jiā）工的宏程序嵌套編程效率，一方麵將數據程序的結構實現了模塊（kuài）化操作，另一方（fāng）麵讓宏程序嵌套（tào）編程的出錯率大大降低，不僅讓語言程（chéng）序變的通俗可讀，而且十（shí）分便捷，對於部分數控（kòng）銑削加工零件的宏程序嵌套語言編程（chéng）隻需要對（duì）相關（guān）的尺寸模（mó）型進行參數調整和優化（huà），就（jiù）可進行相應的嵌套編程，因此更好（hǎo）地滿足（zú）了不（bú）同數控加工銑（xǐ）削零件的編程需求。

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