宏程序嵌套在凹椭圆车削加工中的应用

2013-09-21高颖颖凌志浩

时代农机 2013年1期

高颖颖，凌志浩

（河南工业技师学院，河南郑州 450007）

随着数控机床的普及和数控技术的推广，数控编程在机械制造行业中越来越重要。在数控编程领域中，手工编程适合于几何形状不太复杂、编程计算较简单、程序量不大的场合。但在数控零件加工中，经常会出现一些典型方程曲线轮廓的加工，如椭圆、抛物线、渐开线、摆线、球面等。对于这些轮廓曲线的加工，由于一般的数控机床无此曲线的插补功能(数控车球面除外)，所以要用普通的手工编程完成这些轮廓的加工几乎不可能。但通过宏程序编程可以实现普通编程难以实现的功能，且应用灵活，形式自由，加工程序简单易懂，是加工编程的重要补充。

1 宏程序概述

在程序中用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数混合运算。这种有变量的程序叫宏程序。

用户宏程序的最大特点是：在用户宏程序主体中，可以使用变量及用户宏程序命令，还可以进行变量间的运算以及在变量中设定实际值。此外，宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，有利于编制各种复杂的零件加工程序，避免手工编程时进行繁琐的数值计算，精简了程序量，提高加工效率。

2 凹椭圆宏程序编制方法

下面以图1所示的工件为例，介绍凹椭圆宏程序的编制方法。采用FANUC-0i数控系统，工件为Ф52mm的棒料，刀具为93°菱形外圆车刀，椭圆长半轴30mm、短半轴20mm，建立如图1所示的工件坐标系，椭圆长轴设为Z轴，椭圆短轴设为X轴。

图1 零件图

自身的标准方程X2/202+Z2/302=1,其圆心与工件坐标系原点并不重合，则需要在编程时候进行平移使两者重合即可。

采用直线拟合，在Z向分段，以0．05mm为一个步距，把Z作为自变量，用任一点的Z值来表达该点的X值，求得：

X=2/3*SQRT[900-X*X]

要加工成图样所示形状和尺寸，完整的精加程序如下：

O0001;

M03 S500 TO101 F0.2;

GOO X55.Z2.;

G90 X50.Z-80.;//先车出外圆轮廓

G01 Z-8.;//定位，为车椭圆做准备，没有定位到Z-8.7，可保证椭圆完整车削

#1=2*10;//径向最大切削余量，因为FAUNC系统默认为直径编程，因此*2

WHILE[#1 GT 0]DO1;//如果变量1大于0，则执行循环语句，否则执行END1下行

#1=#1-4；//径向一次吃刀深度2mm

#2=27；//Z初始值

WHILE[#2 GE-27]DO2;//嵌套循环

#2=#2-0.05; //Z向步距0.05，若想提高加工精度，可以减小0.01

#3=2/3*SQRT[900-#2*#2];

G01 X-[2*#3-#1-35-2*20]Z[#2-34.7];//直径编程，小线段插补

END 2;//循环体2结束

G00 X65.;

Z-10.;

END 1;//循环体1结束

GOO X65.;

GOO X100.Z100.;

M30;

在数控车床上执行该程序后，得到工件实体如图2所示。

图2 工件实物图

几点说明：

（1)上述程序可以适用于不同起始点、不同角度的椭圆加工，对于加工不同尺寸的椭圆零件，不必修改宏程序，只需修改相应变量的赋值数据就可以了。

（2）对 G01 X-[2*#3-#1-35-2*20]Z[#2-34.7];这一段程序的理解。这段程序是整个椭圆加工中很重要的一部分，他描述了椭圆的轮廓；凹椭圆和凸椭圆加工程序的主要区别就在此，如果X取正值，则加工出来为凸椭圆，如果X取负值，则加工出来为凹椭圆，不过两者具体平移量应根据实际工件而定。对同一个图来讲，凸椭圆和凹椭圆的加工，平移量也不同。

（3）本程序利用宏程序嵌套来实现椭圆的加工，第一个WHILE语句实现切削余量的分层，第二个WHILE语句实现椭圆轮廓的加工，两者结合就实现了零件图的加工。

（4）以上程序适用于FANUC系统，采用直径编程。如果使用广州数控系统，则在循环里面不认G90指令，需要把G90拆分成四步G00和G01来执行。

（5）对于抛物线、双曲线等其他非圆曲线加工，也可以根据其标准方程或参数方程，通过编制相关宏程序完成。