宏程序在編制非圓曲線類零件程序中的應(yīng)用

1、宏程序在編制非圓曲線類零件程序中的應(yīng)用    摘要：文章以在華中數(shù)控NHC-21型數(shù)控車系統(tǒng)上編制橢圓加工程序為例,介紹了采用宏程序編程法在編制非圓曲線類零件程序時的分析方法及思路。 關(guān)鍵詞：宏程序橢圓 循環(huán) 變量 引言 在用宏程序加工非圓曲線類零件時，一般思路是先把工件坐標(biāo)原點偏置到該類零件的對稱中心上，然后采用直線逼近（也叫擬合）法，即在Z向或X向分段，以一個適合的步距，并把Z或X作為自變量，X作為Z或Z作為X的函數(shù)來進(jìn)行處理。為了適應(yīng)不同類型的非圓曲線（即不同長短軸的橢圓，不同實、虛軸的雙曲線，不同對稱軸和不同焦點的拋物線），不同起始點和不同的步距

2、，我們可以編制一個只用變量不用具體數(shù)據(jù)的通用宏程序，然后在主程序中呼出該宏程序的用戶宏指令段內(nèi)為上述變量賦值。這樣，對于不同的非圓曲線、不同的起始點和不同的步距，不必修改程序，而只需要修改主程序中用戶宏指令段內(nèi)的賦值數(shù)據(jù)即可。由于思考方法大致相同，本文只對橢圓的精加工通用程序和適用程序的應(yīng)用進(jìn)行介紹。 一、橢圓類精加工通用程序分析 圖（一）所示為帶有橢圓過渡的零件，假設(shè)橢圓短半軸為a,長半軸為b;我們可使用變量為此類零件編出精加工通用宏程序。         1）分析：橢圓的一般方程: ，我們把Z作為自變量，X作為

3、Z的函數(shù)則： 在第一、二象限內(nèi)可轉(zhuǎn)換為： 在第三、四象限內(nèi)可轉(zhuǎn)換為： 用變量來表達(dá)上式為： #23=#0*SQRT1#25*#25/#1*#1 #23=#0*SQRT1#25*#25/#1*#1 圖（一）橢圓過渡類零件圖 2）根據(jù)前面所述的一般思路，可畫如圖（二）所示的橢圓宏程序結(jié)構(gòu)流程圖： 圖（二）橢圓精加工宏程序結(jié)構(gòu)流程圖 3）通用程序示例 我們以工件右端面與軸心線的交點作為坐標(biāo)原點來建立工件坐標(biāo)系，如圖（一）所示，程序中所用到的局部變量含義如下： #23=e    ；e為橢圓輪廓的起始點工件X坐標(biāo)值 #25=d   &

4、#160;；d為橢圓輪廓的軸起始點工件Z坐標(biāo)值 #0=a    ；a為X向橢圓半軸長度 #1=b    ；b為Z向橢圓半軸長度 #2=c    ；c為橢圓輪廓終點工件Z坐標(biāo)值 #3=f    ；f為Z軸遞變量 #4=g    ；g為Z軸偏移量，在數(shù)值上與d相等 #5=h    ；h為 切削速度 主程序： %01 ;程序號 N1 T0101 N2 M03 S6

5、00 N3 M98 P02 A a B b C c D f E g F h X e Z d ； 調(diào)用車削橢圓曲線類零件的用戶宏程序，并為變量呼出相應(yīng)值 N4 G00 X100 Z100 ；回到換刀點 N5 M30    ；程序結(jié)束并返回程序開頭 %02    ；宏程序名 N1 G00 X#23 Z1 ；快速定位 N2 WHILE #25 GE #2 ；判斷是否走到橢圓Z軸終點 N3 #23=#0*SQRT1#25*#25/#1*#1；（計算橢圓上任一點X坐標(biāo)值） N4 G01 X2*#23 Z#25-#4 F#5；

6、 將工件坐標(biāo)系原點偏移到橢圓對稱中心，并直線插補(bǔ)橢圓 N5 #25=#25-#3 ；Z軸步距遞減 N6 ENDW    ；返回循環(huán)體 N7 M99    ；子程序結(jié)束并返回主程序 二、橢圓適用程序解析 以上為橢圓精加工通用程序，但是我們在實際加工過程中，往往不僅僅只涉及精加工，可能還有較多加工余量需要我們處理。比如，要求在毛坯為ø45mm的材料上加工如圖（三）所示的橢圓。在該圖當(dāng)中，X與Z向都存在較多加工余量 ，受上述通用程序啟發(fā)，此處我們應(yīng)該設(shè)置兩個自變量，一個為X軸的，一個為Z軸的。Z軸分

7、析方法與通用程序相同，此處我們主要分析X軸的變化。 圖（三） 將圖示參數(shù)帶入上述通用程序中： #23=22*SQRT1#25*#25/40*40 G01 X2*#23 Z#25-40 F#5 當(dāng)#25=40 時，#23=0 此時刀具剛好在精加工起點（X0，Z0）。在粗加工中，我們可以考慮將精加工起點X方向偏值一個值，并且這個值要滿足：當(dāng)#25=40時，刀具剛好在我們的毛坯或定位處。而此時，#23加上加工總余量，剛好滿足這一條件。當(dāng)加工總余量逐步減小時，橢圓逐步成形，當(dāng)加工總余量為零時，剛好精加工橢圓。因此，我們可以將加工總余量作為自變量。考慮到此處編程的可行性，我們可以用一個全局變量#50來表

8、示加工總余量。在本例中，材料為ø45mm，若我們考慮編制加工程序時定位到（X46，Z0），則加工總余量初值為46mm，將它賦給#50，即#50=46。若每次X軸的背吃刀量為2mm，則加工總余量演算式為：#50=#50-2。根據(jù)如上分析，給出如圖（四）流程圖 圖（四） 主程序流程圖 主程序： %01 N1 T0101 N2 M03 600 N3 G00 X46 Z0；快速定位 N4 #50=46    ；設(shè)置加工總余量 N5 WHILE #50 GE 0 ；判斷X軸余量是否加工完 N6 M98 P02   

9、; ；調(diào)用橢圓子程序 N7 #50=#50-2    ；每次背吃刀量，直徑值（初值遞減） N8 ENDW    ；返回循環(huán)體 N9 G00 X100 Z100 ；返回?fù)Q刀點 N10 M30    ；程序結(jié)束 子程序： %02 N1 #0=22    ；短半軸長度 N2 #1=40    ；長半軸長度 N3 #25=40    ；Z軸起始尺寸 N4

10、WHILE #25 GE 0 ；判斷Z軸是否走完 N5 #23=22*SQRT1#25*#25/#1*#1；計算橢圓上任一點X坐標(biāo)值 N6 #3=2*#23+#50    ；將X坐標(biāo)值賦給#3 N7 WHILE #3 LE 45    ；判斷是否加工到最大毛坯處 N8 G01 X#3 Z#25-40 F100 ；將工件坐標(biāo)系原點偏移到橢圓對稱中心，并直線插補(bǔ)橢圓 N9 #3=46    ；將一個大于毛坯ø45mm的值賦給#3 N10 ENDW 

11、   ；返回循環(huán)體二 N11 #25=#25-0.1    ；Z軸步距以0.1mm遞減 N12 ENDW    ；返回循環(huán)體一 N13 G00 Z0     ；回到工件右端面 N14 X#50     ；進(jìn)到起刀點 N15 M99    ；返回主程序 在本例當(dāng)中，子程序設(shè)置N7N10這個循環(huán)的目的是減少空行程，節(jié)省刀具的走刀時間。 在編制宏程序時，應(yīng)牢記變量的種類及特

12、性，不可亂用，特別是在有多層嵌套的程序當(dāng)中。因為系統(tǒng)變量與公共變量的用途和性質(zhì)各不相同。在華中數(shù)控系統(tǒng)中，公共變量分局部變量和全局變量。當(dāng)前局部變量#0-#49是在宏程序中局部使用的變量，全局變量#50- # 199,是通過主程序及其調(diào)出的子程序通用的變量。全局變量的用途，在系統(tǒng)中沒有規(guī)定，用戶可以自由使用。系統(tǒng)變量是在系統(tǒng)中用途固定的變量，它的值決定系統(tǒng)的狀態(tài)。因此，在上例的主程序N4中，我們就必須用全局變量。 結(jié)束語 宏程序編程是數(shù)控手工編制非常規(guī)零件程序時必不可少的編程方法，只要我們掌握了宏程序的編程原理，對規(guī)則幾何圖形建立數(shù)學(xué)模型，就能解決實際加工中各種幾何形狀規(guī)則零件的加工和“疑難雜癥”，同時宏程序編制簡單，通用性強(qiáng)，加工效率高，在數(shù)控加工中有著廣