子程序在数控仿形车削中的应用

许光彬

（阜阳职业技术学院 工程科技学院，安徽 阜阳 236016）

数控车削子程序编程应用时有两种基本情况：首先，零件上有若干处相同的轮廓形状，在程序编写过程中，为简化程序，常把这些在程序执行时重复使用的程序段写成独立的一个程序（子程序），在适当的时候利用主程序直接调用该子程序；其次，当加工中具有相同（相似）的仿形加工路线轨迹时，被加工零件的切削深度较大，工艺上不能一次进给切削加工，需要刀具在某一区域内分层切削或分行反复来回走刀。走刀轨迹总是相似或者出现某一特定的形状，可以把相似的轨迹独立编写为子程序。本文重点介绍子程序的基本格式及其在仿形加工编程的应用方法与技巧。

1 子程序的格式

1.1 子程序的编程格式

子程序编程的格式与主程序基本相似。子程序名是O地址加四位数字，其范围是O0001-O9999。子程序与主程序是相对独立的，独立命名、独立保存。子程序的结尾用M99结束程序的调用，并返回上一层子程序或者主程序。子程序通常在相似轨迹方向要以增量方式编程。

O××××； （子程序号）

︰

M99; （程序结束）

1.2 子程序的调用格式

子程序是由主程序或上层子程序调用并执行的。FANUC-0i系统子程序调用指令：M98 P××× ××××

其中 M98—调用子程序指令字；

P后接7位数字，前面的三位数是子程序重复调用的次数，最多999次，若调用1次，可省略，后面四位数为子程序名（0001-9999）。

2 子程序编程方法[1]

本文以手柄零件例重点讨论加工中具有相同（相似）的加工路线轨迹的零件仿形加工。介绍FANUC-0i数控车削子程序的编程应用方法与技巧。如图1所示手柄零件的加工，已知毛坯φ22，材料为Q235钢，采用子程序编程。各特殊基点坐标：B(4.615，-1.083)，C(13.99，-30.209)，D(20，-56.613)。

2.1 确定最大切削余量Xmax（半径值）

最大切削余量可用毛坯直径减去零件最小直径尺寸的一半。即：Xmax=（D0—Dmin）。手柄零件毛坯直径是φ22mm，零件最小直径尺寸在轮廓起点A点，直径为φ0，所以最大切削余量是Xmax=（D0—Dmin）/2=(22-0/)2=11mm。

2.2 确定每层切深αp（半径值）

本例工件伸出长度较长，工件直径较小，工件容易变形。因此，背吃刀量αp可以适当选择较小值。材料本身是Q235钢，塑性较好、硬度低，可以通过《金属切削加工手册》查表并结合实际加工经验选择。综合考虑取αp=2mm。

2.3 确定循环次数N

N=Xmax/αp=11/2=5.5次，因为循环次数必须为整数，所以取5次或者6次都行，只不过影响第一刀切削深度。为了保障第一刀的切深不要太厚，故本例的循环次数选择6次。

2.4 确定程序循环起点XCS ,ZCS

XCS= X0+2αp×N；

X0：轮廓起点的X坐标；

αp：每层切削深度（半径值）；

N：为调用子程序次数。

X向切深进刀方向与X轴平行，为了保证进刀安全，可以将轮廓起点Z0的坐标向右偏移一个安全距离（2mm¬4mm）即可得到循环起点坐标ZCS。本例中，轮廓编程起点为A点，坐标A (0，0)，因此X0=0，Z0=0，αp=2，N=6，则XCS=0+4×6=20，ZCS=4，所以循环起点定为XCS=24 ，ZCS=4。循环起点的XCS值如果与理论计算值不符合，直接影响第一刀的切深。

分层切削刀路设计要求正确，否则可能过切、少切而没有达到图纸尺寸要求；另外这种方法虽然编程方便，减少了计算的麻烦，但可能会走一些空刀，降低加工效率。加工路线如图2所示。

2.5 加工程序

?

3 子程序的编程原则与技巧

通过上述例子我们可以计算得到[2]：

ΣU=4.615+9.374+（-3.99）+20-34=-4（直径量，2倍的吃刀深度αp）

ΣW=-1.083+（-29.126）+（-26.404）+（-15）+75.613=0

因此得到以下结论：

（1）子程序中所有增量U坐标值(带正负号)的代数和满足ΣU=-2αp＜0；

（2）子程序中若全部采用增量编程，所有增量W坐标值(带正负号)的代数和满足ΣW =0。

其中“αp”是每层的切削深度，其大小可根据

实际机床、刀具、工件材料等切削条件在编程中合理修改。结果是执行子程序一次循环结束后，刀具停在比上一循环起点的X负方向前进一个切削深度αp的位置。

若ΣU=0，说明子程序循环一次后沿着X负方向的进刀量是0，刀具停留在第一次的循环起点，刀具不会在X方向继续切削零件；如果ΣU＞0，则子程序每循环一次刀具在X方向向外退刀，越来越远离工件。如果ΣW＞0，子程序每循环一次后刀具会向右偏移；如果ΣW＜0，子程序每循环一次后刀具会向左偏移，没有回到Z向起点，这些都是不正确的，这也是验证子程序编程正确与否的有效方法。

我们在应用子程序编制仿形车削加工程序中，首先分析零件图，弄清楚循环走刀轨迹是轴向还是径向偏移；其次，子程序编程设计的相关计算问题，如循环起点、循环次数和每次进刀量的计算；最后，编制子程序。数控车削仿形加工应用子程序编程，程序简化、易修改，通用性强的优点，大大提高编程质量和加工效率。但是子程序仿形车削加工零件也有个问题：粗精加工的切削参数相同，特别是精加工余量太大，不利于金属切削参数的优化，不利于保证零件的加工精度和表面粗糙度。读者可以通过数学计算或逻辑运算嵌套宏程序，以不断变化的变量切削参数编程可以解决上述问题。

[1]耿国卿.数控车削编程与加工[M].北京:清华大学出版社，2011:101-105.

[2]刘凤玲.子程序调用在数控编程中的应用[J].宝鸡文理学院学报，2008(1):66-68.