数控宏程序编程在数控加工中的应用

卢孔宝，陈红亮，王益土

(浙江水利水电专科学校，浙江杭州 310018)

0 引言

目前，为了能够提高数控加工的工作效率，数控宏程序编程也越来越多地应用于数控加工过程之中，在数控宏程序编程过程之前，CAM软件已经成为了数控编程的最为主要的软件工具，然而，若需要编制那些形状类似但是尺寸变化或有规律的数学关系等方面的零部件时，该编程工具也存在着一些缺陷和弊病，例如所编制的程序的可读性较差、程序冗繁、程序灵活性不够好等缺陷.那么，这就要求信息技术领域能够发展一种新型的编程技术克服如上述的缺陷以及问题，那么这就使得数控宏程序编程的出现，该程序所编制出来的程序简短易懂、灵活方便以及条理性较为清晰等方面的优点.对于此编程程序而言，需要编程者在实际的编程过程中保持清晰的思路、语法要正确而且能够具有娴熟的工艺经验，这样才能够确保一个完整的、正确的以及科学的加工程序的编织成功[1－2］.可以这样说，宏程序编程的出现，大大地克服了各种缺陷和问题，能够很好地增加数控加工的可控性以及可操作性.本文在对数控宏程序编程进行概述的基础上，举出一个宏程序编程的实例，来说明研究的问题.

1 数控宏程序编程概述

1.1 数控宏程序的涵义

宏指令属于数控系统中的一个部分，它指的就是包含转向、变量以及比较判断等方面功能的一种特殊的指令，若一个程序包含有宏指令，那么就将这个程序称作为宏程序.宏程序是作为数控机床编程手工编程方法中的高级程序而出现的.

1.2 数控宏程序的优点

数控宏程序与普通的数控程序以及其他编程软件如CAM软件具有一定的差异性，主要而言，具体包括如下几个方面的优点.

1.2.1 较强的通用性

具体而言，可以概括为如下3个方面，即:①可以对某一个程序中的修改部分变量加以赋值，这就是说运用宏程序能够对不同尺寸以及形状的类似零部件进行很好地加工;②可以将某一程序通过一些修改对加工的余量变量进行赋值，这就是说可以同时对同一种程序的粗细加工两个方面的应用;③可以对某些程序进行适当地修改[3－4］.

1.2.2 简练的程序

在对比较复杂的零件进行加工的时候，若用现有的计算机辅助编程软件编制的程序进行加工的时，通常情况下有大量的点位计算是采用G00或G0l等方式插补计算;而在走圆弧插补时，通常情况下不是采用G02或G03直接进行圆弧插补，而是采用G01逐点逼近形成圆弧.这样在执行圆弧走刀对每两个基点之间都要进行插补运算.按这种方式.大大增加了数控系统的工作量，如果零件精度要求越高，则基点分布越需要密集，同时计算量也成倍增长.形成程序量也随之增大.

1.2.3 机床效率高

宏程序最大的特点是采用的都是机床内部编码G01直线插补、G02顺圆弧插补、G03逆圆弧插补等.数控系统可以直接进行插补运算，减少了程序运算时间，从而提高加工效率.

2 应用实例

2.1 用铣削方式加工任意坐标位置上的整圆

对于用铣削方式加工任意坐标位置上的整圆，是非常重要的一步.图1为铣削方式加工任意坐标位置上的整圆.

图1 削加工整圆示意图

根据内孔加工的工艺要求，确定了图1所示的走刀路径，并编制出如下程序:

(该例选用的加工尺寸为:该圆圆心坐标为(100，100)，深度H为8 mm，半径R为30 mm，刀具直径与深度相同，即为12 mm

O1234(主程序)

G00 G90 G54 G80 G40 G49 G21;

G91 G00 G28 Z0.0;

G91 G00 G28 X0.0 Y0.0;

M06 T1;

M08;

S1000 M3;

G90;

G43 G00 H1 Z100.;

Z5.;

G65 P1235 X100.0 Y100.0 Z －8.0 R30.0 D12 F200;G00 G49 Z150;

M5;

M09;M30;

O1235(宏程序名)

#110=100(该圆圆心坐标X为100)

#111=100(该圆圆心坐标Y为100)

#112=30(该圆圆弧半径为30 mm)

#113=12 mm(加工该圆的刀具直径为12 mm)

#114=12 mm(加工该圆的深度为12 mm)

#101=#112－#113/2;(#101为为计算加工圆半径的刀具中心尺寸)

#102=#101/2;(#102为切入圆的切线的长)

#103=#110+#102;(#103为切入圆的切线X的坐标)

#104=#111+#102;(#104为切入圆的切线Y的坐标)

#105=#111+#101;(#105为切入圆的切弧的Y坐标)

#106=#110－#102;(#106切入圆的切弧的X坐标)

G00 X#110 Y#111;(此步可以快速定位至加工圆的圆心)

G01 Z#114 F80;(该程序段为用G01形式下刀至切深)

G01X#103Y#104F200;(该程序段为用G01形式到切入线的终点坐标)

G03X#110Y#105R#102;(该程序段为G03形式到切入弧的终点坐标)

G03I0.0J－#101;(该程序段为G03形式加工整圆)

G03X#106Y#104R#102;(该程序段为G03形式切出弧的终点坐标)

G1X#110Y#111;(该程序段为G01形式退回至该圆的圆心坐标)

M99;(程序结束.)

2.2 用宏程序的方式编制公式曲线加工

用宏程序的方式编制公式曲线加工的示意图见图 2[1］.

图2 用宏程序的方式编制公式曲线加工的示意图

用宏程序的方式编制公式曲线加工的具体公式主要包括:

具体的加工程序如下:

O1236;(主程序名)

G00 G90 G56 X －10.0 Y0.0;

G91 G00 G28 Z0.0;

G91 G00 G28 X0.0 Y0.0;

M08;

M06 T01;

G90;

M03 S1200;

G43 H01 Z50.0;

G01 Z5.0 F1500;

G01 Z －8.0 F200;;

#100=0;(#100为加工起始角度为0°)

N10 1F[#100 GT 720］GOTO20;(如果加工角度≥720°，则循环结束跳至N20程序段)

#101=COS(#100+180)*(10.0+#100/45);(#101 为当前刀具的x位置)

#102=SIN(#100)*(10.0+#100/45);(#102为当前刀具的y位置)

G01 X#101 Y#102 F200;(该程序为用G01方式对曲线进行加工)

#100=#100+0.05;(加工角度增大 0.005°)

GOTO 10;(如果加工角度小于720°，跳回到N10进行加工)

N20 G00 G49 Z100.0;

G91 G28 Z0.0.

G91 G28 X0.0 Y0.0

M05;

M09;

M30;(程序结束.)

3 结论

采用宏程序方式编制出来的程序，是将一些特定的尺寸和相应的数学逻辑关系设定成变量，如果当特定尺寸和数学逻辑关系需要发生变化时，只需将相应的变量进行更改即可实现.从上述实例中，可看出宏程序可以使数控编程人员可以减少大量编程时间，编制出来程序的可读性、合理性和简洁性表现明显.同时也对编程人员提出了更高的要求，即在编程过程中，需要根据零件的特性及该企业所生产的零件情况以及企业的生产设备等因素考虑程序的编制方式选择，从来更加合理的满足加工所需.因此作为优秀的数控程序工艺员，掌握宏程序的编制是很有必要的，根据企业实际情况在批量生产时以提高生产效率为准则，不要一味地依赖CAD/CAM软件出后置程序.可选用宏程序编程.在国外一些机械行业相对发达国家，计算机辅助软件CAD/CAM软件的应用已经分厂普遍，但他们始终坚持着对手工编程的培训，大力提倡宏程序的在加工中的应用.

[1]杨 钢，陈小安.宏程序在数控加工中的应用[J］.现代制造工程，2007(12):45－46.

[2]陈银清.宏程序编程在数控加工中的应用研究[J］.机床与液压，2009，37(5):45 －46.

[3]杨世平，杨湘军，胡自化，等.绞龙类零件数控加工宏程序的开发[J］.组合机床与自动化加工技术，2003(4):40－41.

[4]霍苏萍，张月楼.宏程序在数控加工中的应用分析[J］.煤矿机械，2007，28(9):121 －122.