基於宏程序（xù）的數控車削加工應用
2018-1-16 來源： 開封技師學院 作者：張 樺，吳長有
摘 要：以橢圓曲線輪廓（kuò）的零件為例，從宏程（chéng）序的表（biǎo）達、橢圓曲線方（fāng）程與坐標變換兩個麵進行（háng）了分析，以華中 HNC-21T係統為基礎，編寫宏程序，闡述了宏程序在數控車（chē）削（xuē）加工中的具體應用。
關鍵詞：宏程序；數控車編程；曲線方程；坐標變換
隨著數控技術在（zài）製造業（yè）中的應用，越來越多的產品采用了非圓曲線的設計，但目前數控（kòng）係統的編程指令對於非圓曲線不能直（zhí）接編（biān）程，隻有直線插補和圓弧插補功能。
若采用 CAD/CAM 自動編程軟件生成數控程序，則程序段通常比較多，甚至幾千行，操作起來比較費時，並且檢查（chá）、修改都比（bǐ）較困（kùn）難。因（yīn）此非圓曲線輪（lún）廓零件的（de）切削加（jiā）工在生產中通常采用宏程（chéng）序來編程。本文就以橢圓曲（qǔ）線輪廓零件為例談談宏程序在數控車削加工中應用。
1、零件分析
圖 1 所（suǒ）示零（líng）件，此（cǐ）零件左端麵是一個橢圓曲線回轉麵，中間為階梯圓柱軸麵，右端為一螺紋麵。對於中間和右端的回轉麵，是由直線、斜線、圓弧等要素所組成，可（kě）以采用數控係統（tǒng）的 G71、G72、G73、G82 等循環指令進行編程加工。
而左端的橢圓麵則無法使用數控係統的指令直接編程，且圖紙中並未給出橢圓的方程、橢圓的中心與加（jiā）工時編程坐標係中心不重合，這些都給（gěi）零件的（de）編程加（jiā）工（gōng）帶來一定的難度[1]。因此，加工該零件需要解決三個問題：宏程序指（zhǐ）令的表達、橢圓方程及轉換、橢（tuǒ）圓中心與（yǔ）編程坐標（biāo）原（yuán）點的轉換。
2 、宏程序及指令表達
2.1 宏程序的表達與賦值
在使用宏程（chéng）序編程過程中，通常是以變量作為數據進行編（biān）程的。宏（hóng）程序的變量表達為：# 數字，例如：#1. 還可（kě）以使用變量進行邏輯運（yùn）算、算術運算和函數的混合運算表達，例如：#4=[#2+#3]*#1. 需要注意的是，表達式（shì）中是不能出現小括號，隻能使（shǐ）用中（zhōng）括（kuò）號[3]。對自變量可以直接賦（fù）值，其格式為：變量號後用“=”直接賦值，例如：#2=6，表示將
6 賦值（zhí）給 2 號變量。
這也可以用（yòng）表達式賦（fù）值，例如：#4=[#2+#3]*#1，表示將 #2 的值與 #3 的值（zhí）相加後得到的和，再乘以 #1 的值（zhí）得到的積賦值給 #4. 宏程序就（jiù）是（shì）利用係統對變量可以重新賦值的特性，計算出（chū）整個非圓曲線上若幹個點（diǎn）的坐標值，從而用若幹段圓弧線或直線段來（lái）逼近理想的輪廓曲線。
因此，在數控程序運行中，編程者隻需給出輪（lún）廓曲線的數學表達式和（hé）算法即可，而非圓曲線的擬合線（xiàn）節點坐標則是由數控（kòng）係統自（zì）動（dòng）來完成的。
2.2 宏程序的控製指令
非圓曲線輪廓零件加工常采用控製指令有：WHILE 語句、條件轉移 IF 語句（jù）和跳轉語句 GOTO.
（1）WHILE 指令程序（xù）格式為：
WHILE
條件表達式；
……；
ENDW；
當條件式成立時，將重（chóng）複執行 WHILE 到 ENDW之間（jiān）的程序段，直到條（tiáo）件不滿足為止。
當（dāng）條件不成立，則執行 ENDW 後麵的（de）程序段。
（2）IF 語句指定一個條件表達式，當條件（jiàn）滿（mǎn）足時，則執行某個程（chéng）序。IF 語句和跳轉語句 GOTO 一起使用。
3、 橢圓方程與坐（zuò）標轉換
3.1 橢圓數控車削編程方程
數控車（chē）削在編製宏程序時，編程坐（zuò）標采用的是Z 、X 軸（zhóu）坐標係，而橢圓方程數學表達是 X、Y 軸坐標（biāo）係，因此編寫橢圓（yuán）程序時，要將坐標（biāo）係轉換為 Z、X軸。
由圖（tú）紙可知，橢圓（yuán）的 X 向半軸為 b = 15 mm，Z 向半（bàn）軸 a = 25 mm，則橢圓的方程為：
式中：#1 表示（shì） X 軸坐標值；#2 表示 Z 軸坐標值；
3.2 橢圓中心（xīn）與編程坐標原點的轉換
數控車（chē）削零件的時候，編程坐標係原點往往（wǎng）與曲線中心不（bú）重合，因此，必須對橢圓輪廓曲線上的坐標值進行編程轉換。通過計算橢圓的中心在編程坐標（biāo）係（xì）中（zhōng）的（de）位置，確定（dìng）編程坐標（biāo）值與數學坐標值之間的關係[2]，為敘述方便，設（shè）定：
4 、宏程序在數控車削加工中的應（yīng）用
4.1 編製非圓曲線宏程序的步驟
（1）確定自變量。
選（xuǎn）擇自變量時，通常首先選擇已知變化範圍的變量作（zuò）為自變量（liàng），已知（zhī）變量比較（jiào）多時，再考慮已知（zhī）變化範圍的（de）大小，選擇範圍較大（dà）的變量作為自變量。分析零件圖形，確定 Z
為自變量，X為（wéi）因變量。
（2）設（shè）置自變量的起止（zhǐ）點坐標值，橢圓（yuán）曲線 Z 向起點坐標為 0 ，終點坐標為-25.
（3）調用循環語（yǔ）句。
根據已知條件選擇相應（yīng）的循環指令及循環條（tiáo）件。采用 WHILE 語句（jù），宏程序的循環（huán）條件是 Z≥-25，即 #1GE-25.
（4）依據函數關係，確定因變量與自變量的表達式，則表達式為：
（6）采用 G01 指令（lìng），即用直線段擬合橢圓曲線的軌跡（jì）。
（7）確定自變量的變化規律。
自變量可以遞增，也可以（yǐ）遞（dì）減。遞增（zēng）或遞減的變化量的大小影（yǐng）響加工精度。零件中確定 Z（#1）為自變量。賦初值:#1=0，因其終點值（zhí）為-25，所以自變量采用遞減變化，即
#1=#1-0.1.
4.2 編製宏程序（xù）的結構流程圖
編製結（jié）構流程框圖如圖 2 所示。
4.3 橢圓曲線輪廓零件參考程序（部分精加（jiā）工程序）
5 、結（jié）束語
通過對非圓曲線輪廓（kuò）零件的數（shù）控車削宏程序編（biān）程的分析，使用宏程序在編（biān）程中有特（tè）別的優勢，但編程（chéng）人員不僅要掌握編程的（de）指令，還要熟悉非圓（yuán）輪廓曲線的方程（chéng）式及坐（zuò）標轉換，並要準確的（de）寫出（chū）表達式，才能正確編寫和使用宏程序，從（cóng）而提高零件（jiàn）的加（jiā）工效（xiào）率和質量。
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