宏程序在數(shù)控銑削加工編程中的應(yīng)用

1、國家職業(yè)資格全省統(tǒng)一鑒定加工中心操作工論文國家職業(yè)資格二級(jí)論文題目：宏程序在數(shù)控銑削加工編程中的應(yīng)用姓 名： 祁 碩 碩 身份證號(hào)： 準(zhǔn)考證號(hào)： 055 所在省市： 江蘇省徐州市 所在單位： 江蘇省徐州技師學(xué)院 宏程序在數(shù)控銑削加工編程中的應(yīng)用祁碩碩江蘇省徐州技師學(xué)院摘 要：隨著時(shí)代的開展,數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)的方方面面。在使用數(shù)控設(shè)備時(shí),手工編程是現(xiàn)場解決問題的主要方式，它具有操作簡單、調(diào)整方便、效率高等特點(diǎn)。但是在加工相對(duì)復(fù)雜的零件時(shí),簡單的G代碼編程滿足不了實(shí)際生產(chǎn)需求,如利用CAD/CAM軟件編程,那么又比擬繁瑣,程序占用內(nèi)存較大,且每次改動(dòng)都必須重新生成程序,可讀性

2、差。此時(shí)假設(shè)利用宏程序編程那么可以解決這一問題,它具有程序簡化、靈活等特點(diǎn),所以在實(shí)際生產(chǎn)中掌握宏程序的編程方法已是操作者應(yīng)掌握的技能。關(guān)鍵詞： 數(shù)控加工 數(shù)控編程 宏程序 變量1 引言在數(shù)控加工中，數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮作用，關(guān)鍵在于程序的編制，而巧用宏程序可以提高編程效率，到達(dá)事半功倍的效果。本文就宏程序在數(shù)控銑削加工中應(yīng)用為例，歸納應(yīng)用宏程序解決復(fù)雜零件廓外表的數(shù)控加工編程技巧。2 宏程序介紹宏程序Macroprogram是以變量的組合，通過各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算、轉(zhuǎn)移和循環(huán)等命令，而編制的一種可以靈活運(yùn)用的程序，只要改變變量的值，即可以完成不同的加工和操作。宏程序可以簡化程序的編制，提高工作效率

3、。宏程序可以像子程序一樣用一個(gè)簡單的指令調(diào)用。所謂的宏程序是指一組以子程序的形式存在并帶有變量的程序。分為A.B兩種，一般地，在一些較老的FANUC系統(tǒng)(如FANUC-OMD)中采用A類宏程序，而在較為先進(jìn)的系統(tǒng)如FANUC-Oi)中采用B類宏程序。2.1 變量普通加工程序直接用數(shù)值指定G代碼和移動(dòng)距離，例如：G01和X100。使用宏程序時(shí)，數(shù)值可以直接指定或用變量指定。當(dāng)用變量時(shí)，變量值可用程序或用MDI面板上的操作進(jìn)行改變。在常規(guī)的主程序和子程序內(nèi)，總是將一個(gè)具體的數(shù)值賦給一個(gè)地址，為了使程序更具有通性并更加靈活，在宏程序中設(shè)置了變量。 變量表示計(jì)算機(jī)允許使用變量名，宏程序的變量需要用變量

4、符號(hào)“#和后面的變量號(hào)指定。形式為#II=1、2、3)例如：#5、#101、#501、#1+#2-12。 變量的類型變量根據(jù)變量號(hào)可以分成3種類型，如表1所示。表1 根據(jù)變量號(hào)所分的3種變量類型變量名變量類型功能#1-#33局部變量局部變量是一個(gè)在宏程序中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，例如：運(yùn)算結(jié)果。當(dāng)斷電時(shí)，局部變量被初始化為空。調(diào)用宏程序時(shí)，自變量對(duì)局部變量賦值。#100-#149#500-#549公共變量公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當(dāng)斷電時(shí)，變量#100-#149初始化為空。變量#500-#549的數(shù)據(jù)保存，即使斷電也不喪失。由#后跟4位數(shù)字來定義系統(tǒng)變量系統(tǒng)變量指有固定用途的變量，它的值決定系統(tǒng)

5、的動(dòng)態(tài)。用于讀和寫CNC運(yùn)行時(shí)各種數(shù)據(jù)的變化。 變量的引用引用方式：地址字后面指定變量號(hào)或表達(dá)式。格式：地址字#I、地址字-#I、地址字表達(dá)式=。例：G01X#100Y-#101F#102;當(dāng)#100=100.0，#101=50.0，#103=80時(shí)。上式即表示為80;說明：1變量不能使用地址O，N。如O#1；N#3 G01 X0.0 Y0.0。2變量號(hào)所對(duì)應(yīng)的變量，對(duì)每個(gè)地址來說，都有具體數(shù)值范圍。例：#30=100時(shí)，那么M#30是不允許的。3變量值定義。在程序中定義時(shí)可省略小數(shù)點(diǎn)，例：#1=123，變量#1的實(shí)際值是123.000。MDI鍵盤輸入時(shí)必須輸入小數(shù)點(diǎn)，小數(shù)點(diǎn)省略時(shí)，為機(jī)床的最

6、小單位。2.2 算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 置換#I=#j 算術(shù)運(yùn)算加：#I=#j+#k減：#I=#j-#k乘：#I=#j*#k除：#I=#j/#k 邏輯運(yùn)算與：#I=#J AND #k或：#I=#J OR #k異：#I=#J XOR #k2.2.4 函數(shù)正弦：#I=SIN#j余弦：#I=COS#j正切：#I=TAN#j反正切：#I=ATAN#j平方根：#I=SQRT#j絕對(duì)值：#I=ABS#j下取整：#I=FIX#j 上取整：#I=FUP#j 四舍五入：#I=ROUND#j等等3 宏程序編程的特點(diǎn)盡管使用CAD/CAM軟件編程已成為數(shù)控加工的主題，但手工編程還是根底，各種難點(diǎn)的解決還要手動(dòng)編程，手工

7、編程可以使用宏程序編程。其應(yīng)用特點(diǎn)是將有規(guī)律的形狀用最短的程序表示出來，具有較好的可讀性，修改方便，編寫出的程序簡潔、邏輯嚴(yán)密，機(jī)床執(zhí)行起次類程序比CAD/CAM軟件生成的程序更加快捷，反響更加迅速。3.1 宏程序具有靈活性、通用性和智能性宏程序結(jié)合了機(jī)床功能和數(shù)控指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，溶入了編程人員的智慧。編程人員根據(jù)零件的幾何信息建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，采用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想進(jìn)行編程，除了便于調(diào)用外，還使編程人員從繁瑣的、大量的重復(fù)性工作中解脫出來，這是任何自動(dòng)編程軟件都不能到達(dá)的效果。因?yàn)樵谧詣?dòng)編程軟件中，當(dāng)零件的幾何參數(shù)改變時(shí)，都要重新建模，重新設(shè)置加工參數(shù)，重新生成數(shù)控程序。3.2 宏程序結(jié)

8、構(gòu)簡單、閱讀直觀、存儲(chǔ)方便自動(dòng)編程軟件生成的程序少那么上千行，多那么上10萬行，可讀性差，存儲(chǔ)容量大，一般的機(jī)床上的內(nèi)存都存不下，只能用DNC方式進(jìn)行在線加工。但宏程序可以彌補(bǔ)這種缺乏，它結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、分析方便、可讀性好、短小精悍，任何合理的、優(yōu)化的宏程序一般都少于60行，至多不過2KB的容量。例如對(duì)于加工圓球編程來說，使用CAM軟件編程，程序量龐大，加工參數(shù)不易修改等缺點(diǎn)，而宏程序那么較好的把機(jī)床參數(shù)功能與編程語言結(jié)合起來，靈活的參數(shù)使用使機(jī)床性能更佳，給工作者更大的自由空間。3.3 宏程序加工精度高、加工效率高 自動(dòng)編程軟件生成的數(shù)控程序，是用“直線去逼近曲線曲面，此必然存在計(jì)算誤差、后置處理

9、誤差，就必然使加工精度受到影響，還存在大量的刀具路徑重復(fù)現(xiàn)象，使加工效率下降。宏程序能直接調(diào)用數(shù)控系統(tǒng)的圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)等指令，能有效地控制刀具路徑，具有運(yùn)算速度快、加工效率高、加工精度高等特點(diǎn)。另外宏程序根本包含了所有加工信息，而且簡明、直觀，通過簡單的存儲(chǔ)和調(diào)用就可以看出當(dāng)時(shí)的加工狀態(tài)，給周期性的生產(chǎn)者極大的便利。4 宏程序編程的意義 正是因?yàn)楹瓿绦蛴幸陨咸攸c(diǎn)，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中具有重要意義。減少編程時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)本錢 在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，零件生產(chǎn)一般都是大批量的，在保證加工質(zhì)量的情況下，要求最大的是減少加工時(shí)間來提高生產(chǎn)效率。 加工工藝的優(yōu)化主要就是程序的優(yōu)化，是一個(gè)反復(fù)調(diào)整

10、、嘗試的過程，這就要操作者能夠非常方便地調(diào)整程序中的各項(xiàng)加工參數(shù)，只要其中任何一項(xiàng)發(fā)生，再智能的軟件也要根據(jù)變化后的加工參數(shù)重新計(jì)算刀具軌跡，過程耗時(shí)費(fèi)力煩瑣，宏程序在這方面就有強(qiáng)大的優(yōu)越性，操作者不需要改變程序本身，只需對(duì)各加工參數(shù)所對(duì)應(yīng)的自變量賦值做出個(gè)別調(diào)整就可以將程序調(diào)整到最正確的狀態(tài)，這就表達(dá)了宏程序的一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。4.3有規(guī)律的數(shù)學(xué)運(yùn)算機(jī)械零件的形狀主要是由凸臺(tái)、凹槽、圓孔、平面組成，很少包含不規(guī)那么的復(fù)雜曲面，構(gòu)成的幾何因素由點(diǎn)、直線、圓弧。所有這些都基于三角函數(shù)，而數(shù)學(xué)上都可以用三角函數(shù)表達(dá)式及參數(shù)方程加以表達(dá)，因此宏程序可以發(fā)揮其最大的作用。5零件數(shù)控銑削宏程序編程實(shí)例下面

11、以FANUC oi數(shù)控系統(tǒng)為例，宏程序加工如圖1所示橢圓凸臺(tái)零件。 圖1 圖2 分析 加工橢圓時(shí)，以角度為自變量,那么XY平面內(nèi),橢圓上各點(diǎn)坐標(biāo)分別是(18cos,24sin),坐標(biāo)值隨角度的變化而變化.對(duì)于橢圓的錐度加工,當(dāng)?shù)毒遉方向上每抬高時(shí),長軸及短軸的半徑將減小*TAN30°,因此高度方向上用抬高Z值作為自變量。加工時(shí),為防止精加工余量過大,先加工出長半軸為24,短半軸為18的橢圓柱,再加工橢圓錐。其余思路與前球面的加工相同。使用以下變量進(jìn)行運(yùn)算，如圖2所示#100刀尖到橢圓臺(tái)底平面的高度變量#111刀尖在工件坐標(biāo)系中的Z坐標(biāo)值變量#101短半軸半徑變量#102長半軸半徑變量

12、#103角度變量#104刀尖在工件坐標(biāo)系中X坐標(biāo)值變量#105刀尖在工件坐標(biāo)系中Y坐標(biāo)值變量程序如下:O0012主程序G90G94G80G40G21G17程序初始化G91G28Z0.0;G90G54S600M033G01Z200M98P120L9去余量;Z向分層切削,每次深2mmG90GM98P220調(diào)用宏程序,加工橢圓錐臺(tái)G91GM05M30去余量子程序O120G91GG90#103=360角度變量賦初值N100#104=18.0*COS#103X坐標(biāo)值變量#105=24.0*SIN#103Y坐標(biāo)值變量G41G01X#104Y#105D01角度每次增量為-1·IF#103GE0.0

13、GOTO100如果角度大于0·，那么返回執(zhí)行循環(huán)G40GM99加工橢圓錐臺(tái)子程序O220#110=0刀尖到底平面高度刀尖Z坐標(biāo)值短半軸半徑長半軸半徑角度變量G01#111F100N300#104=#101*COS#103刀尖X坐標(biāo)值#105=#102SIN*#103刀尖Y坐標(biāo)值G41G01X#104Y#105D01IF#103GE0.0GOTO300循環(huán)加工橢圓G40G刀尖Z坐標(biāo)值#101=18.0-#110*TAN30.0短半軸半徑變量#102=24.0-#110*TAN30.0長半軸半徑變量IF#111LE0.0GOTO200循環(huán)加工橢圓錐臺(tái)M99從上面橢圓宏程序可以看出，通過設(shè)定變量#103的數(shù)值大小，可滿足橢圓加工精度要求，完整的加工出零件。如果此零件假設(shè)采用自動(dòng)化編程的話那么要用到計(jì)算機(jī)和CAD/CAM軟件，先要畫圖，再制定加工參數(shù)，最后生成加工軌跡和后置處理生成G代碼，整個(gè)過程相對(duì)煩瑣。由此可見，雖然自動(dòng)化編程逐漸取代了手工編程，但宏程序簡潔、方便的特點(diǎn)使之依然具有重要價(jià)值，我個(gè)人認(rèn)為，宏程序的應(yīng)用是手工編程中最大的亮點(diǎn)。5注釋宏程序是數(shù)控加工必不可少的編程方法，只要我們掌握了宏程序的編程原理，就能解決實(shí)際加工中各種形狀規(guī)那么零件的加工 。盡管使用各種CAD/CAM軟件來編制數(shù)控加工程序已成為主流，但是在手工編制中利用宏變量編程仍然是解決各種“疑難雜癥的主