宏程序在铣削加工中的应用
2010-10-24闫永亮蔺智勇
闫永亮 蔺智勇
北京电子科技职业学院 北京 100176
宏程序在铣削加工中的应用
闫永亮 蔺智勇
北京电子科技职业学院 北京 100176
本文结合型腔加工宏程序和固定循环宏程序等实例,阐述了宏程序编程的特点、方法和技巧。由于宏程序允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移,使得编制加工程序更方便,更容易。使用宏程序编写的程序简明,修改方便,适用面广,若在生产中广泛采用必将极大地提高企业的竞争力。
宏程序;加工;编程
随着数控加工设备技术的进步与发展,数控机床已成为机械加工技术中不可缺少的关键设备。然而,很多产品的小批量,多品种,短周期等特点,为数控机床的编程带来很大不便,既增加了编程的工作量,又影响着加工的进度。现实工作中应用宏程序,较好地解决了规则对称几何形状的零件加工,简化了程序编制,赢得了时间,为生产中数控机床的编程提供了一种简捷的方式方法。
用户宏程序与普通程序的区别在于:在用户宏程序本体中,能使用变量,可以给变量赋值,变量间可以运算,程序可以跳转;而普通程序中,只能指定常量,常量之间不能运算,程序只能顺序执行,不能跳转,因此功能是固定的,不能变化。用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能,在相类似工件的加工中巧用宏程序将起到事半功倍的效果。在编程工作中,我们经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器,用一个总指令来代表它们,使用时只需给出这个总指令就能执行其功能所存人的这一系列指令称作用户宏程序本体,简称宏程序。这个总指令称作用户宏程序调用指令。在编程时,编程员只要记住宏指令而不必记住宏程序。
宏程序本体既可以由机床生产厂提供,也可以由机床用户自己编制。使用时,先将用户宏主体像子程序一样存入到内存里,然后用子程序指令调用。
下面通过几个数控机床加工实例对如何灵活应用宏程序进行阐述。
一、宏程序在铣削加工钻孔循环中的应用
在实际生产中,通常利用数控铣床和加工中心的钻孔循环指令进行钻孔,在使用钻孔循环过程中我们会经常遇到下面的问题。例如:加工中,在用普通的高速钢钻头使用钻孔循环(G81)指令钻削A3材料的工件时,为了提高生产效率,必定加大进给量,而A3材料又比较粘,随着增加进给量,钻头在入钻和出钻时会产生强烈的振动,出钻时对钻头的磨损非常大,严重影响了钻头的耐用度,进而缩短了钻头的使用寿命,从而影响到生产效率。而通过数控系统G代码功能(即G81钻孔循环指令)本身改变上述现象又十分困难,为了解决加工中出现的问题,我们可以利用宏程序的赋值功能,编写一段程序,使上述加工中产生的问题得以解决。
1.钻孔循环(G81)
(1)指令功能,该循环用作正常钻孔。切削进给执行到孔底,然后刀具从孔底快速移动退回,该指令的动作步序如图1所示。
(2)指令格式 G81 X Y Z R F K :
其中:X 、Y:孔位置数据
Z:从R点到孔底的距离
R:从初始位置面到R点的距离
F:切削进给速度
2.宏程序编制
我们可以根据钻头的材料、大小、工件材料等确定慢速入钻进给的尺寸和慢速出钻的尺寸,用变量表示。钻孔循环程序见表1。
表1 钻孔循环程序
有了这样一个宏程序,就可以解决钻孔入刀出刀问题,我们还可以将它作为子程序,随时调用,给实际生产带来了极大的方便,有很高的实用价值。
二、宏程序在曲面加工中应用
球头铣刀在曲面加工中应用非常广泛,大多数的企业在编程时都使用CAD/CAM软件自动编写加工程序,计算机虽然会很方便地计算出刀心轨迹,但是,利用软件进行造型,然后生成加工程序,反而浪费时间,而且零件加工程序大,不利于阅读和调整,生产效率降低。如果不用CAD/CAM软件的情况,我们该如何分析、计算、编程、加工呢?宏程序为我们提供了另一种解决问题的思路。
1.宏程序在曲面加工加工中的应用思路
图2是一个倒圆截面图,上下为Z轴,左右为X轴,前后为Y轴。我们在以Φ50mm圆为中心的圆环上倒圆,从1—2—3—4的黑色粗实线是工件的理想轮廓,球头铣刀在加工曲面的时候,所用切削刃的点是随时在变化的,但是这个点与刀具刀位点距离始终是一个球头的半径,图中以工件轮廓作等距线,即刀位点轨迹线——双点划线,在实际编程时就按刀位点轨迹来计算、编程。编程时可以用X坐标或Z坐标作为变量,也可以用角度作为变量,现在以角度作变量为例,设#3为角度变量;刀位点在ZX平面内随时在变化,设#1为X轴动态坐标,#2为Z轴动态坐标;#4为倒圆半径,#5为刀具半径(倒凹圆时刀具半径要小于等于倒圆半径);设#6为倒圆圆心X坐标,#7为倒圆圆心Z坐标;这样就得出了X轴动态坐标和Z轴动态坐标的计算公式:#1=#6+[#4±#5]×COS#3#2=#7+[#4±#5 ]×SIN#3;这里的[#4±#5]是因为(如图2)倒凸圆需要用倒圆半径加刀具半径、倒凹圆需要用倒圆半径减去刀具半径来计算刀具轨迹,这样球刀倒圆的计算就结束了。
图2 倒圆截面图
2.实例
如图2中从1—2—3—4点进行编程(见表2)。
表2 倒圆程序
通过对球头铣刀加工特性的分析、计算、编程,我们完全可以在数控铣床和加工中心上利用宏程序对工件的曲面进行加工,而且在没有软件自动编程的情况下,使用宏程序的变量、算术和逻辑运算及条件转移等功能, 完成了普通立铣刀不能加工曲面的任务,也使得编制加工程序更方便,更容易。
三、结束语
虽然,CAD/CAM软件的功能日趋完善,但是,它仍然存在着价格昂贵、水平参差不齐、学习掌握时间长、使用建模、编程、加工周期长等问题。数控系统提供给我们的用户宏程序简单,容易上手,它赋予数控系统参数编程的功能;在数控编程中,宏程序编程灵活、高效、快捷。宏程序不仅可以实现像子程序那样,对编制相同加工操作的程序非常有用,还可以完成子程序无法实现的特殊功能,例如,型腔加工宏程序、固定加工循环宏程序、球面加工宏程序、锥面加工宏程序、任意方程曲面加工宏程序等。使用用户宏程序时,数值可以直接指定或用变量指定,可以进行算术和逻辑运算,有转移和循环功能;此外,利用宏程序还可以实现系统参数的控制,如:坐标系的读写、刀具偏置的读写、时间信息的读写、倍率开关的控制等。实践证明,宏程序大大地方便了零件程序的编制,使得部分曲面零件如椭圆,抛物线和双曲线的加工编程快捷,准确,可以合理安排加工工艺,解决了部分G代码不能完成的任务,用宏程序编写加工程序更方便,更容易。程序简洁明了,能够达到加工目的,给实际生产带来了极大的方便,有实用价值。
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[3]第一届全国数控技能大赛组委会.决赛试题解析与点评[M].北京:中国科学技术出版社,2005
Macro program in milling application
Yan Yongliang, Lin Zhiyong
Beijing vocational college electronic science, Beijing, 100176, China
In this paper, cavity processing macro programs and fixed-loop macro programs as examples, describes the characteristics of macro programming, methods and techniques. As the macro allows the use of variables, arithmetic and logical operations and conditions of the transfer, making the preparation of processing more convenient and easier. The use of macro programming procedures for a concise, modify convenient, wide range of applications, if widely used in production will greatly improve the competitiveness of enterprises.
macro programs; processing; programming
2010-01-18
闫永亮,本科,助理实验师,高级技师。