数控程序优化

数控程序优化（精选十篇）

数控程序优化 篇1

在汽轮机隔板车削加工时, 端面型线的编程通常是通过CAD等软件绘制图形, 并在图形上采集节点坐标数据, 利用这些数据在文本文件编制数控加工程序。经过研发改进, 通过将图纸尺寸参数赋值并作为已知条件求解, 将隔板的程序函数优化, 实现不同尺寸的隔板无需借助绘图软件进行数控编程。

2 切点求解

汽轮机组从高压到低压共有十几到二十几副不等的隔板, 而隔板进出侧端面的型线大同小异, 如图几个尺寸在变。由于, 数控程序是将型线的节点坐标数据用机床编程指令描述程序语句的, 所以, 每副隔板端面车削编程时都需CAD软件绘制图形并在图形上采集节点坐标数据来完成的, 考虑到数控机床的控制系统本身具有强大的函数计算功能, 逻辑判断功能, 可将图纸尺寸设为算数参数R01-R05并作为已知量, 通过机床控制系统的计算来求出型线切点的坐标 (如图1中的A点、B点) , 进而将隔板端面车削程序优化, 将图纸尺寸参数赋值, 实现不同尺寸的隔板端面车削数控加工, 以下是对切点求解:

首先将R01、R02表示为半径值:R11=R01/2、R12=R02/2, 设直线GF长度值为参数R21, R21=R11-R12

设直线CF长度值为参数R15, R15=R03/TAN (R05)

设∠AOC、∠BOC为参数R16, 因为∠AOC=∠BOC=R05/2, 所以R16=R05/2

设直线AC、BC长度值为参数R22, R22=R04*TAN (R16)

设直线CD长度值为参数R31, R31=R22*COS (R05)

设直线BD长度值为参数R32, R32=R22*SIN (R05)

由以上各项条件可得A点、B点相对零点L的X轴、Z轴坐标值:

A点X轴坐标值R33=R21-R15-R22, A点Z轴坐标值为-R03

B点X轴坐标值R41=R21-R15+R31, B点Z轴坐标值-R43, R43=R03-R32

这样, G、A、B、E各点坐标都已求得, 即可以将该型线用参数化编程如下:

3 结语

以上程序在生产实践中得到了有效的验证, 具有一定的实用性。隔板端面车削的参数化编程运用了平面几何与三角函数的知识, 合理地运用数学知识, 给编程工作带来一定的便利。

摘要：利用数控系统函数的计算功能, 通过将图纸尺寸作为已知条件, 通过函数计算对隔板型线节点坐标求解, 并进行参数附值编程, 实现不同型线隔板的端面的数控加工。

数控编程--宏程序教案 篇2

教案

一、组织教学

检查学生出勤情况

二、复习提问

1、画图，椭圆怎么加工

2、举例，一个任意形状的工件，如何在边上倒圆角

三、相关专业理论基础

1、看、画图零件

2、加工工艺分析与编写数控加工工艺卡

3、装夹方法与定位方法的分析

4、华中系统编程规则

5、刀具的选择

6、检验方法与检测技巧

三、课题训练思路

采用综合例题方式，按上述要求逐一分组进行，加工前教师进行加工讲评，对程序验证后进行加工，加工完教师进行总结讲评，指出加工过程中的错误和不合格项。

四、课题内容 用数控加工中心铣床加工出如下图所示零件，材料为铝，毛坯为75*75mm，按图样要求完成零件的加工。

五、新授课

如何使加工中心这种高效自动化机床更好地发挥效益，其关键之一，就是开发和提高数控系统的使用性能。宏程序的应用，是提高数控系统使用性能的有效途径。下面就宏程序的应用。

（一）什么是宏程序？

什么是数控加工宏程序？简单地说，宏程序是一种具有计算能力和决策能力的数控程序。宏程序具有如下些特点： 1．使用了变量或表达式（计算能力），例如：（1）G01X[#3+#5];有表达式#3+#5（2）G00X4F[#1];有变量#1（3）G01Y[50*SIN[#3]];有函数运算

2．使用了程序流程控制（决策能力），例如：（1）WHILE有条件循环命令

（二）用宏程编程有什么好处？

1．宏程序引入了变量和表达式，还有函数功能，具有实时动态计算能力，可以加工非圆曲线，如抛物线、椭圆、双曲线、三角函数曲线等； 2．宏程序可以完成图形一样，尺寸不同的系列零件加工； 3．宏程序可以完成工艺路径一样，位置不同的系列零件加工； 4．宏程序具有一定决策能力，能根据条件选择性地执行某些部分； 5．使用宏程序能极大地简化编程，精简程序。适合于复杂零件加工的编程。

（三）宏变量及宏常量 1．宏变量

先看一段简单的程序： G00X25.0 上面的程序在X轴作一个快速定位。其中数据25.0是固定的，引入变量后可以写成： #1=25.0;#1是一个变量 G00X[#1];#1就是一个变量 宏程序中，用“#”号后面紧跟1~4位数字表示一个变量，如#1，#50，#101，变量有什么用呢？变量可以用来代替程序中的数据，如尺寸、刀补号、G指令编号变量的使用，给程序的设计带来了极大的灵活性。

使用变量前，变量必需带有正确的值。如 #1=25 G01X[#1];表示G01X25 #1=-10;运行过程中可以随时改变#1的值 G01X[#1];表示G01X-10 用变量不仅可以表示坐标，还可以表示G、M、F、D、H、M、X、Y、??等各种代码后的数字。如： #2=3 G[#2]X30;表示G03X30 例1使用了变量的宏子程序。%1000#50=20;先给变量赋值 M98P1001;然后调用子程序 #50=350;重新赋值 M98P1001;再调用子程序 M30 %1001 G91G01X[#50];同样一段程序，#50的值不同，X移动的距离就不同 M99 2．局部变量

编号#0~#49的变量是局部变量。局部变量的作用范围是当前程序（在同一个程序号内）。如果在主程序或不同子程序里，出现了相同名称（编号）的变量，它们不会相互干扰，值也可以不同。例 %100 N10#3=30;主程序中#3为30 M98P101;进入子程序后#3不受影响 #4=#3;#3仍为30，所以#4=30 M30 %101 #4=#3;这里的#3不是主程序中的#3，所以#3=0（没定义），则：#4=0 #3=18;这里使#3的值为18，不会影响主程序中的#3 M993．全局变量

编号#50~#199的变量是全局变量（注：其中#100~#199也是刀补变量）。全局变量的作用范围是整个零件程序。不管是主程序还是子程序，只要名称（编号）相同就是同一个变量，带有相同的值，在某个地方修改它的值，所有其它地方都受影响。例 %100 N10#50=30;先使#50为30 M98P101;进入子程序

#4=#50;#50变为18，所以#4=18 M30 %101 #4=#50;#50的值在子程序里也有效，所以#4=30 #50=18;这里使#50=18，然后返回 M99 为什么要把变量分为局部变量和全局变量？如果只有全局变量，由变量名不能重复，就可能造成变量名不够用；全局变量在任何地方都可以改变它的值，这是它的优点，也是它的缺点。说是优点，是因为参数传递很方便；说是缺点，是因为当一个程序较复杂的时候，一不小心就可能在某个地用了相同的变量名或者改变了它的值，造成程序混乱。局部变量的使用，解决了同名变量冲突的问题，编写子程序时，不需要考虑其它地方是否用过某个变量名。什么时候用全局变量？什么时候用局部变量？在一般情况下，你应优先考虑选用局部变量。局部变量在不同的子程序里，可以重复使用，不会互相干扰。如果一个数据在主程序和

子程序里都要用到，就要考虑用全局变量。用全局变量来保存数据，可以在不同子程序间传递、共享、以及反复利用。

（四）常量 PI：圆周率π

角度用弧度表示：1°对应 PI/180弧度

（五）运算符

1、算数运算符 +-* /

2、条件运算符

EQ(=)NE(≠)GT(>)GE(≥)LT(<)LE(≦)

3、逻辑运算符

AND（与）OR（或）NOT（异或）

（六）函数

SIN[正弦] COS[余弦] TAN[正切] EXP[指数] ATAN[反正切] ABS[绝对值] INT[取整] FIX[上取整] FUP[下取整] SQRT[开方]

（六）循环语句（WHILE语句）(七)宏指令编程

%O0001 #1=20(定义a值)#2=10（定义b值）

#4=5（定义刀具补偿半径R值）#5=0（定义步距角初始值）

G90G54G0X0Y0S1500M3 G43X#1Y#2D01 G01Z-5F30 G01Y0F100 WHILE[#5LE360] G01X[#1*COS[#5*PI/180]]Y-[#2*SIN[#5*PI/180]] #5=#5+2 ENDW GOG40Z100 M30 %

六、结束语

数控程序优化 篇3

关键词：宏程序；数控铣削；凸台类零件；数控教学；FANUC-0i数控系统 文献标识码：A

中图分类号：TG659 文章编号：1009-2374（2015）15-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.026

在数控铣削加工中，平面类零件加工是学生铣床操作加工的基础，以平面类零件加工为基础，学生的技能知识编程水平需要通过更为复杂的零件加工去提高，从而为达到技师水平而做必要的准备。同时在数控铣床加工中，凸台类零件的加工是此类零件的典型，对于凸台类零件加工方法有很多，可以采用循环指令，也可以单线一步步完成，可以利用软件建模自动生成程序，还可以采用宏程序进行变量编程加工。用宏程序可以提高加工效率，达到预期的效果，本文就宏程序在数控铣削凸台的应用为例，归纳总结出宏程序在解决复杂零件加工的编程技巧，同时体现在数控教学的应用中。

1 凸台零件分析

针对典型凸台零件展开分析，零件主要由凸台、凹槽、外轮廓和孔组成，孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则。平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等可采用粗铣-精铣方案。凸台部分利用数控宏程序进行加工，选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。典型零件图如图1所示：

图1

此典型零件本文分析的主要是凸台圆弧的加工，其他的加工可以采用数控铣床的常用平面类零件的加工方法来实现，对于圆弧面的加工采用之前的方法已无法正常实现，所以在此特正面上采用宏程序的编制方法来实现。

2 凸台零件工艺分析

针对典型零件的情况分析，对零件的毛坯选择、刀具选择、切削用量进行逐一的分析，这里不作重点解释，主要情况如下：材料选择为45号钢，刀具采用硬质合金铣刀，选择切削用量的原则是：粗加工时，以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，加工参数的确定取决于操作人员的实际工作经验、工件要求的加工精度以及其表面质量、工件的材料性质、刀具的种类以及刀具形状、铣刀的刚性等许多因素，夹具选用机用平口钳，主要工艺表格如表1：

表1

工序号刀具号刀具名称刀具作用

1T01Φ120平面铣刀加工平面，控制零件高度

2T02Φ10键槽刀零件凹槽，正面凸台，粗铣Φ20孔，Φ26孔，外轮廓

3T03Φ3中心钻加工定位孔

4T04Φ9.7钻头钻削基本孔

5T05Φ10铰刀加工Φ100+0.015的孔

6T06Φ20铰刀加工Φ200+0.007的孔

7T07螺纹铣刀加工M28X1.5螺纹

3 宏程序编程分析

采用的主要技巧是宏程序分层法铣削凸台，针对如图2圆弧段，现将铣削凸台的宏程序主程序示范如下：

图2

G1 Z-13 F500； 刀具降至加工点

#1=0； 铣削第一段凸台圆角度赋值

WHILE [#1 LE 89.9] DO1； 条件判断，当#1小于等于89.9°时执行循环1

#3=3*SIN[#1]； 计算X，Y轴变量坐标值

#5=10+[#3]； 计算Z轴坐标值

G1 Z-#5 F80； 循环一次后Z轴上抬的高度

G1 G41 X#4 YO D1 F1000； 建立刀补

G2 I-#4；

#1=#1+0.5 角度递增

END 1； 循环1结束

#6=4.888； 第二段圆弧角度赋值

WHILE [#6 LE 15.094] DO2 当#6小于等于15.094°时执行循环2

#8=69.298-200*SIN[#6]； 计算X轴坐标值

#9=189.488-200*COS[#6]； 计算Y轴坐标值

G1 Z#9 F80；

G1 X#8 YO F1000；

#6=#6+0.2；

END 2； 循环2结束

#12=15.094 第三段角度赋值

WHILE[#12 LE 90]DO1； 当#12小于等于90°时执行循环3

#13=3*SIN[#12]+15； 计算X轴坐标值

#14=3*COS[#12]+10； 计算Y轴坐标值

G1 Z#14 F80；

G1 X#13 YO F1000；

#12=#12+0.5；

END 3； 循环3结束

以上程序基于FANUC-0i系统的数控铣床编写，编程技巧主要体现如下三点：（1）三段圆弧必须能够相切，可以通过圆弧段的条件角度控制；（2）铣削第二段圆弧时递增角度不宜太大，否则圆弧台阶较大，可选择较小的角度，以保证铣削出较小台阶的圆弧段；（3）切入方法可以使用直线切入切出，也可以使用圆弧切入切出，但圆弧切入切出需多次建立和取消刀补，且对此圆弧段编程太过于繁琐，所以采用直线切入切出方式，只需要建立一次刀补，刀补可以在刀具返回起刀点时取消，此方法可以提高加工效率。

4 教学应用

针对典型凸台零件加工的过程中，加工方法有多种多样，学生在学习的过程中可以多种方法都进行比较试做，主要有如下方法：（1）采用M98循环指令：偏置量采用每圈0.5毫米，重点计算出总共需要多少次循环和嵌套，学生在体验过程中明显发现，编写循环指令比较复杂，而且特别容易计算出错，在运行中也容易引起系统报警，在这个过程中，可以和学生提出，其实循环指令的应用原理与宏程序是一致的，只不过宏程序体现在自动计算很强大，无需像M98指令需要人为的计算相关节点等；（2）采用软件进行自动编程：自动编程首先需要进行建模，对操作者的软件操作能力有一定的要求，建模完成还需进行系统匹配，对刀点确立，在大批量的生产当中优势是相当巨大的，只不过在手工编程中，宏程序体现的硬实力是基础，有了宏程序的基础，再加上软件的编程能力，学生的技能知识水平也是质的飞跃，而软件自动生成程序是单线一步步的程序，是相当长的程序，如若出现差错，检查起来非常费力；（3）体验竞赛教学：在教学过程中，让学生在各个机床上采用课堂内竞赛的方式，让学生多体验各种方法，并在自己的操作中提高认识，在各种方法的体验比赛中获得技巧，从而达到融会贯通。让学生之间互相交流，老师在旁指导，并不需要肯定某些方法，更不需要对学生采用手把手的教学方式，学生在实践中获取技能才是最好的方法，宏程序的编写操作在此类方法中会让学生有很大的提升。

5 结语

本文通过对典型凸球面类零件数控铣削加工技巧分析，采用多种方法比较，以宏程序编写为重点突出了加工技巧的应用，着力提高学生数控铣床的操作能力以及编程能力，使得学生在数控教学中占据主动地位，为后续的数控学习打下坚实的基础。

参考文献

[1] 杜军.FANUC宏程序编程技巧与实例精解[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2] 韩鸿鸾.数控编程[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004.

作者简介：董捷（1982-），男，浙江金华人，供职于浙江交通技师学院机电技术系，研究方向：机械工程及其自

动化。

数控程序优化 篇4

大进给铣削技术, 作为一种高速高效的钛合金加工方法, 是目前国内外研究的热点。本文在简要介绍大进给铣削技术的基础上, 深入分析了大进给数控加工程序编制对效率、质量和成本等方面的影响, 针对性地提出相应的加工程序优化方案, 并在实际产品上进行了验证。

1钛合金大进给铣削技术

钛合金属于典型的难加工材料, 其可加工性较差［3］。按照通常的定义, 钛合金切削加工在切削速度50 m/min以下为低速切削区域, 切削速度在50 m/min ~ 120 m/min之间为高低速切削过渡区域, 切削速度在120 m/min为高速切削区域。随着钛合金应用越来越广泛, 有关钛合金加工方面的研究越来越多, 大都突破低速切削区域, 部分试验也达到了120 m/min。但是, 目前的大部分研究都还集中在参数和工艺上的优化, 采用强力切削加工。由于这些研究必然受到刀具结构、机床扭矩和精度的限制, 要想进一步提高加工速度和效率有一定的难度。大进给铣削技术就是在这种条件下提出来的一种高速高效技术。

钛合金切削加工中切削力和切削扭矩受切削深度的影响最为明显的因素之一, 每增加1 mm的切削深度, 其切削力增幅几乎成倍增加。而大进给铣削技术的原理是通过采用尽量小的刀具主偏角, 以小切深方式进行加工, 从而保证在每齿进给量较大、切削厚度较小的情况下相应的切削力较小。这种加工方式适合小扭矩、低功率、低刚性系统的设备, 可以实现切削速度方面新的突破。

图1、图2所示分别为Sandvik和WALTERS公司的钛合金专用大进给铣刀, 其切削刃或刀片形式如图3所示。 大进给铣削刀具主要是刀具底齿参与切削, 而其底部有较大的底刃圆弧半径Rbo和较小的刀尖圆弧半径rε, 形成较小的主偏角, 在加工时侧向力较小, 切削深度也较小, 总体切削力下降, 机床的扭矩和功率要求较低; 同时, 由于该刀具在加工过程中, 切削力沿刀具轴向径向力较小, 有效避免了大悬伸刀具在加工过程中的振颤现象, 与普通圆柱铣刀相比, 具有较明显的优势。

2大进给铣削技术中加工程序编制的新问题

钛合金大进给铣削相对于传统低速加工和高速切削加工, 由于刀具结构、使用机床、加工参数方面都有较大的变化, 为了适应这些变化, 其对加工程序的编制要求也有较大的不同。

2. 1程序编制对切削效率的影响

传统的钛合金零件加工由于采用大切深的强力切削, 其加工程序一般都只有1 ~ 2层, 由“快速定位—进刀—切削—退刀—快速回位”几个步骤组成, 程序比较简单 ( 图4) 。程序中“快速定位—进刀”之间和“退刀- 快速回位” 之间的程序为主轴空运行, 对切削效率影响较小, 几可忽略。但对于大进给铣削加工来说, 进给速度提高较大, 每齿进给量可能达到传统加工的4 ~ 8倍, 仅对单层加工效率来说, 空运行的影响已较明显; 而且大进给铣削轴向切深ap相对传统加工很小, 加工层很多, 如果仅仅按传统加工程序在深度方向变化后简单重复使用, 这样的空运行程序非常长, 对加工效率影响就会更大。由此钛合金大进给铣削加工中加工程序的空运行程序控制对提高或保持大进给加工效率来说非常重要。

2. 2加工中的刀具刃口冲击磨损问题

大进给铣削刀具的刃口结构与传统的钛合金加工刀具也有所不同。传统钛合金刀具必须适应钛合金作为难加工材料所需的强力切削, 刃口强度较高; 而大进给刀具刃口在此基础上还必须适应较高进给速度下的低切削力切削, 就要求刀具刃口相对比较锋利。而由此带来的问题是钛合金大进给铣削刀具刃口强度有所下降, 在加工过程中承受冲击能力相对较差。从钛合金大进给铣削基础试验中可以发现, 钛合金大进给切削刀具刃口在加工过程中, 若切削参数选择不当, 往往造成刃口磨损严重, 并出现较为明显的刃口处刀具材料缺损现象 ( 图5) 。

2. 3加工稳定性

飞机产品的零件结构多种多样, 在其加工过程中, 切削宽度会随着高度、转角等结构因素发生较大变化, 也可能在加工过程中行进方向变化、机床加速度和加加速度等方面的影响导致加工速度上的较大变化, 而这些变化都将直接影响刀具使用寿命、产品的品质和加工效率。基于以上刀具原因, 以及对设备、产品来说, 保持加工过程的稳定状态异常必要。

3加工程序优化方法

针对以上提出的钛合金大进给铣削加工程序新问题, 结合飞机产品等零件结构特点, 可以从以下几个方面进行加工程序优化。

3. 1行间过渡与层间过渡优化

从图4可以看出, 加工程序中的空运行程序主要从两个方面产生: 1) 刀具径向行间进退刀。为了保证加工过程中始终保持顺铣的加工方式, 刀具在回程必须抬在安全高度以上, 空运行至起点再进行加工下一刀。2) 刀具轴向的层间进退刀。在加工过程中层与层之间都必须有一定的过渡轨迹, 如果采用简单的深度方向的重复加工, 就会在进退刀时形成较大的空运行轨迹。因此, 空运行程序的优化需要有针对性的处理行间过渡与层间过渡。

1) 行间过渡优化

数控加工程序行间过渡是在加工同一高度时, 需要多行加工轨迹才能完成的情况下形成的, 一般的有图6所示5种加工轨迹。其中, 图6 ( a) 如前所述, 所示单向行切将带来至少50% 的空运行轨迹, 效率明显较低; 图6 ( b) 所示双向行切和图6 ( d) 所示双向行切加周边环切将至少有50% 轨迹的加工过程为逆铣, 刀具磨损速度很快, 加工表面品质差, 这是在钛合金加工中要尽量避免的; 图6 ( e) 所示螺旋轨迹切削比较平稳, 空运行轨迹也比较少, 但这种轨迹控制复杂, 程序编制时间较长; 图6 ( c) 所示的环切轨迹编制方法比较成熟, 保证加工过程中随时保持顺铣状态, 而且几乎没有空运行程序, 是在钛合金大进给铣削中的优选方案, 用以替换常规钛合金铣削中的单向行切方案。

2) 层间过渡优化

由于钛合金常规切削方式分层少, 加工程序的层间基本不被重视, 一般都是在每一层从安全平面进并退回到安全平面, 而在大进给铣削中其将是影响效率的一个重要因素, 必须进行层间过渡, 减少在加工轨迹到安全平面之间过多的空运行轨迹。一般减少数控加工程序在加工轨迹到安全平面之间过多的空运行轨迹可以采用两种方法:1) 在程序编制时, 定义最小安全平面, 让刀具在每层加工前后仅在加工轨迹和最小安全平面之间进退, 直接避免在最小安全平面与零件整体安全平面之间的空运行程序段 ( 图7a) 。2) 在上一层加工完成后, 不作退回安全面的处理, 直接开始下一层加工的进刀 ( 图7b) 。这种方法在钛合金常规加工中是不可实现的, 由于切深太大, 下刀距离相对较短, 刀具底齿切削量过大, 将直接烧伤零件; 而在钛合金大进给铣削中, 由于钛合金大进给铣削每层切深都很小, 相对与加工深度来说, 下刀距离可以满足切削要求, 加工过程也较安全。

3. 2进退刀方式优化

钛合金大进给刀具加工零件过程中刀刃受到碰撞的冲击载荷较大时, 由于瞬间受到猛烈冲击, 刀具经常出现崩刃现象。钛合金大进给铣削的加工碰撞现象主要存在于程序的进退刀过程, 如何减少加工中刀具与材料之间的碰撞, 保证加工进退刀的平稳切入和切出, 加工程序中进退刀方式的优化是关键。目前, 数控铣削进退刀分可为封闭区域的进退刀和开口处进退刀。

封闭区域的进退刀有如图8所示的3种方式, 其中图8 ( a) 垂直进刀只能用于已经预先开制了下刀孔的情况钛合金大进给铣削不开下刀孔, 因而采用这种方法冲击力较大, 排屑及散热困难不适用钛合金大进给铣削。图8 ( b) 斜线下刀和图8 ( c) 螺旋下刀可以在钛合金大进给铣削中使用, 而螺旋下刀的加工过程明显相对于斜线下刀更加平稳, 是钛合金大进给铣削的最优方式。

在开口处进刀的部位 ( 图9) , 进刀点材料余量精确控制会附带较多的程编难度和加工操作难度, 而采用直线进刀方式在允许适当碰撞的情况下不需要精确进刀点, 产品品质影响也不大, 所以开口处进退刀在一般的程序编制都是采用直线进刀方式。直线进刀方式使刀具切入时出现切离时切屑较厚的情况, 类似逆铣, 刀具受到冲击较大, 在钛合金大进给铣削中使用是不利的。此时就必须采用圆弧进刀方式, 其始终保持切离时切屑厚度很小, 减少刀具在进退刀时的受力突变而引起的对刀片冲击, 可以减小刀具振动并提高刀具寿命。

3. 3切削用量稳定性优化

目前数控加工通过CAM软件进行程序的质量控制, 无法高效地对实际加工中的材料切除率变化进行动态衡定和切削参数的智能动态补偿, 程序质量、可靠性和加工效率无法得到有效提高。目前, 通过Vericut软件的数控程序优化模块是解决这个问题的有效手段, 可在不变动工艺方案的情况下稳定加工过程中的切削量, 确保加工过程的稳定性, 改善零件切削条件, 并延长刀具使用寿命, 降低刀具使用成本, 提高零件加工效率。

Vericut优化模块的优化过程是根据优化条件将刀具轨迹运动划分为许多小段, 然后按照给定的切削参数, 根据切削余量赋给每小段最佳进给速度, 保证在每一段加工过程中的金属去除量, 并将优化结果保存为一个新文件作为实际可用的加工程序 ( 图10) 。该方法不改变刀位轨迹路径, 而且能保证经修改后的刀位轨迹能在最佳金属去除率和进给速度值下操作, 从而保证程序在最短的时间加工出最好的零件。经过简单的对比试验发现, 经过优化后的程序能够保证稳定的切削用量, 加工过程平稳, 而且要比优化前的程序加工效率提高35% ~ 45% 。

3. 4转角加工轨迹优化

采用直角转弯轨迹的传统转角加工方法理论上就是一个方向从正常切削速度减速至零, 然后另一个方向从零加速至正常切削速度的过程。刀具刃口在这个过程必然受到冲击, 而在直角尖点速度为零, 刀具与材料之间发生摩擦严重, 容易出现拉刀、烧蚀等现象, 而且在加工钛合金时可能出现崩刃, 钛合金大进给铣削过程中这种现象尤为突出。试验表明, 钛合金大进给铣削转角时切削力明显增大, 刀具磨损明显加剧。

零件转角加工的数控程序轨迹优化的方法比较多, 有摆角行切、增加圆弧、增加摆线轨迹等［5］。但实际简单易行的是采用增加圆弧的办法, 在圆弧加工过程中保持加工速度, 避免速度突变, 较小切削余量的变化, 避免转角尖点冲击 ( 图11) 。优化后的数控加工程序加工的零件转角如图12所示。

4加工程序优化应用验证实例

针对飞机结构特征, 设计典型试验件, 按照以上针对钛合金大进给铣削方法进行了相关程序的优化, 并针对某型飞机典型钛合金框体零件进行实际加工验证。通过仿真计算, 加工过程的空运行轨迹减少约70% , 实际加工效率也有明显提高; 加工过程平稳, 零件表面品质明显光滑, 切屑表面没有明显的挤压痕迹和过热现象, 明切削过程非常理想。

5结语

钛合金的高速高效切削加工一直是业内研究的热点问题, 通过在粗加工过程中应用钛合金大进给铣削加工方式, 大幅提高了钛合金飞机结构件的加工效率, 取得了较好的经济效益。但在实际加工过程中, 采用钛合金大进给铣削加工方的同时, 沿袭传统钛合金数控编程方式的加工将导致大量的效率丧失和产品品质问题, 在大进给铣削的基础上进行针对性的数控加工程序优化在实际生产中对品质和效率的提升效果显著。随着钛合金大进给铣削加工方在产品制造中的逐步推广应用, 针对不同问题、不同特征的程序优化技术将不断的发展改进, 将在很大程度上实现钛合金的高效率加工, 并且提升了产品的品质。

摘要：钛合金因其优越的比强度、机械性能和抗腐蚀性等优点而广泛应用于航空工业, 但由于热导率低、弹性模量小、化学活性高等问题而导致其切削加工性差。介绍了大进给铣削技术这种高速高效的钛合金加工方法, 分析了大进给数控加工程序编制带来的效率、品质和成本等方面的问题, 提出了相应的加工程序优化方案, 并在实际产品上进行了验证。

关键词：钛合金,高速铣削,大进给,数控程序优化

参考文献

[1]孙聪, 王向明, 等, 现代战斗机机体结构特征分析[M], 北京.航空工业出版社, 2007.

[2]罗汉兵, 赵军, 李安海, 等.高速铣削钛合金Ti6A4V铣削力试验研究[J], 组合机床与自动化加工技术, 2011 (5) :18-20.

[3]楚王伟, 牟文平, 龚清洪, 等.钛合金飞机结构件高效铣削技术研究[J], 工具技术, 2008, 42 (8) :43-46.

[4]李丹, 刘长清, 刘华.基于虚拟加工技术的数控程序优化[J], 机械设计与研究, 2006, 22 (6) :88-90.

[5]赵威, 何宁, 等.薄壁结构的高效铣削加工[J], 航空精密制造技术, 2002, 38 (6) :12-15.

数控程序优化 篇5

一、数控铣削加工中典型加工类型相关知识介绍

1.平面铣削加工介绍

平面铣削是指在水平切削层上创建刀位轨迹，去除工件表面的材料余量达到某一高度并实现一定表面质量加工要求的加工方式。在工件平面铣削加工中，常用的铣削方法包括立铣刀周铣与面铣刀端铣两种。在实践工作中，对于平面铣削而言，端铣的方式往往具有更为高效的表现，而且其铣削质量及生产效率都比周铣高，因此在实际的平面铣削加工中，通常采用端铣的方式。此外，结合加工工件的平面面积，通常小面积工件多采用立铣刀端铣，而大面积工件则多采用面铣刀。相对于立铣刀周铣，端铣的铣削振动较小，工作较为平稳，铣刀使用寿命较长。

2.凸台铣削零件加工介绍

在数控加工教学中，零件的平面加工是学生铣床操作加工的基础，是学生掌握数控铣削加工技能的根本。随着教学的推进，在平面铣削的基础上，学生需要适应多种复杂零件的数控铣削加工，其中凸台铣削零件加工是典型代表，是学生实现数控铣削加工技能提升的表现。在实践教学中，学生教学实践中所用的典型凸台零件主要由凸台、外轮廓、凹槽以及孔组成，其中零件的凸台部分经常利用数控宏程序进行加工，采用一般的平面铣削方法已经无法实现椭圆面及抛物面的加工成型。在凸台零件加工的实践教学中，刀具选择、毛坯选择、切削用量等工艺参数需要结合实际教学要求与目的而确定，其中切削用量的确定则要结合加工的精密度而定，加工的精密度包括粗加工、半精加工、精加工。

二、宏程序相关知识

在数控加工领域，宏程序简单来说就是利用公式来加工零件的方式，即为实现零件数控加工而编制的一组以子程序的形式储存并带有宏变量的程序，其中宏变量是指在程序的运行过程中随时发生变化的量。宏程序一般分为A类宏与B类宏，B类宏是以直接的公式与语言输入的，可以直接通过面板上的“+、-、×、÷”表示，操作直观、方便。而A类宏则是以G65 HxxP#xxQ#xxR#xx的格式输入的，主要运用H代码表示，变成操作相对较为繁琐，在目前的宏程序编程中基本淘汰。相对与普通程序而言，宏程序具有其独特的特点。宏程序在实际运行中能够以变量的方式来描述进程，能够通过对变量进行赋值和运算来应对复杂的零件加工，其加工运行更加灵活、方便。

宏程序的编写通常是按照一定的流程来实现的，需要结合零件的几何特性来确定最为合理的算法，最终通过宏程序来实现算法。比如以实践教学中的典型凸台铣削零件加工为例，宏程序的编写流程为：开始→常量赋值→工件坐标系偏置到椭圆曲线对称中→给自变量Z赋初值→计算坐标值→机床沿直线移动到点（X、Z）→变量递增→是否到终点（N，回到计算坐标值步骤重新开始）→取消局部工件坐标系偏置（Y）。

三、二次曲面逼真算法宏程序在典型数控铣削加工中的应用实验

在数控铣削加工中，除常见的平面铣削加工之外，还经常会遇到各种类型的非平面铣削加工，其中二次曲面以及其所构成的多面体是典型代表，二次曲面中球面又最为常见。

1.凸球面加工

在凸球面铣削加工的教学实践中，选择凸球面零件的球面直径为R（#1），立铣刀半径为r（#2），球面起始角度为（#3），球面的终止角度为（#4）。在工件的铣削加工开始前，其坐标原点在球面最高点，结合凸球面工件的实际尺寸，选择a×a×h尺寸的毛坯（a≥2R）。在实验教学中，将凸球面的铣削加工分为粗加工与精加工两个部分进行。

在球面粗加工部分，立铣刀半径选择为r，z向坐标为自变量，自上而下等高方式逐层去除余量法；在平面与球面较截线由外及内去除余量，走刀方式为G02，x向左边为自变量。在宏程序编写选择中，有两种循环算法，一是由外向内进给一步来判断是否接触球面，然后决定下一步；二是结合工件及加工参数计算出循环次数，然后由外向内去除余量。确定算法之后，本文选择第二种算法进行变量分配，然后进行宏程序编制，最后进行走刀加工实践。凸球面精加工时，同样采用立铣刀，其半径为r，以极角为自变量采用自下而上水平环绕加工，煤层以G02方式走刀。之后同样进行变量分配与宏程序编写，进而完成教学实践。

2.凹球面加工

在凹球面铣削加工教学实践中，凹球面铣削加工与凸球面铣削加工具有相似之处，宏程序的基本编制流程大体相似，首先对加工零件进行铣削分析，其内容包括球面与各平面的交截线方程，自变量选择与余量去除，以及循环算法的选择等；其次在确定好算法之后进行变量分配，即#1～#17，分别代表不同的变量；再次结合变量分配的结果进行程序编制；最后宏程序编制完成之后，对凹球面工件进行铣削加工，并观察加工过程中走刀路线，以及加工完成后的工件形状。铣削加工参数分析中，主要涉及两个方程，即球面与y=0平面的交截线方程，以及球面与平面的交截线方程，分别为： 。

3.多面体加工

一般而言，多面体工件多由平面与二次曲线面构成，同样适用于二次曲面逼真算法宏程序。在实验教学中，多面体工件的选择通常是包含平面与球面，因此其数控铣削加工过程与宏程序编写方式是平面铣削与球面铣削的叠加。在多面体铣削加工中，采用自上而下、自外向内的周切方式，结合多面体的具体形状，通常分为三段来完成。在多面体铣削加工宏程序编制前的分析中，需分析各交截线的几何尺寸以及其变化规律，具体参数选择包括侧面斜率，底、顶与侧面过度圆角的圆心角度数，以及锥底部分过度圆角的半径缩小率等。之后进行变量分配、宏程序编制，以及工件加工实验中走刀线路观察与工件加工后的形状。

四、宏程序在数控铣削教学中的应用

通过对各种加工工件的铣削加工教学实践以及实践分析可知，无论是平面铣削还是二次曲面铣削，其加工方法多种多样，并且由其组成的多面体数控铣削加工是在两种基本加工工艺的基础上演变而来的。在教学中，学生可采用多种方式进行实验操作，并对操作及结果进行比较。

在实践教学中，学生可采用的基础方法包括三种。一是采用M98循环指令，结合工件的偏置量参数指导学生重点计算出循环次数与嵌套。在循环指令编写与操作体验中，应指导学生正确认识其与宏程序的异同，包括节点的计算选择。二是采用软件自动编程，这需要学生对铣削加工的过程进行建模，需要学生掌握一定的软件操作能力，尤其是以宏程序为基础，并辅以软件的编程能力。这对于学生知识技能的提升具有极大的帮助。三是体验竞赛教学，通过教师提前进行的实验演示以及基础知识教学，当学生掌握一定程度之后，让学生在机床上进行课内体验和竞赛，激发其学习兴趣。这对于学生的宏程序编写操作能力具有很大的提升。

数控车削宏程序编制探讨 篇6

关键词：数控加工,宏程序,编制

0引言

宏程序功能类似于高级语言, 用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算, 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, 可用于编制各种复杂的零件加工程序, 减少乃至免除手工编程时繁琐的数值计算, 并可精简程序量。本文举例的宏程序的编制适用于华中数控世纪星数控车床。

1宏程序常用语句

宏程序常用语句有条件判别语句IF和条件循环语句WHILE。其格式如下:

(1) 条件判别语句如下:

IF条件表达式

…

ENDIF

(2) 条件循环语句如下:

WHILE条件表达式

…

ENDW

2宏程序编制的思路

用宏编程时, 要点是找出关键点的关系式, 同时也要遵守基本的编程步骤。宏程序编制的流程图如图1所示。

3宏程序编制实例

3.1 编制椭圆I加工程序

椭圆I的结构尺寸如图2所示, 椭圆的方程由图可知为undefined。从图2中可知自变量Z轴的起始点坐标分别为A (0) 和B (-13.29) 。Z轴方向上椭圆的原点O1与编程原点O重合。程序循环的起点是椭圆图形的起点A, 坐标为ZA=0 (自变量初始值) , 程序循环的终点为椭圆图形的终点B, 坐标为ZB=-13.29 (自变量终止值) 。

编程时把Z作为自变量, 由椭圆的方程可知因变量undefined。从图2中可知X轴方向上椭圆的原点O1与编程原点O不重合, 两者相差25, 所以在指令机床移动时, X的坐标为X=2× (25-X1) 。编制的椭圆I加工程序如下:

%1

N1 M03S800T0101

N2 G00X54Z3

N3 G71U1R0.5P5Q14X0.5Z0F100

N4 M03S1000

N5 G00G42X0

N6 G01Z0

N7 #1=0

N8 WHILE#1GE[-13.29]

N9 #2=6*SQRT[1-#1*#1/[15*15]]

N10 G01X[50-2*#2]Z[#1]

N11 #1=#1-0.5

N12 ENDW

N13 Z-32

N14 G40X54

N15 G00Z200

N16 M30

3.2 编制椭圆II加工程序

椭圆II的结构尺寸如图3所示, 椭圆的方程由图可知为undefined。从图3中可知自变量Z的起始坐标分别为A (-10) 和B (-39) 。Z轴方向上椭圆的原点O1与编程原点O不重合, 两者相差10+14.5=24.5。椭圆图形的起点为Z=14.5 (自变量初始值) , 程序循环的起点为A, 坐标ZA=14.5-24.5=-10。椭圆图形的终点为Z=-14.5 (自变量终点值) , 程序循环的终点为B, 坐标ZB=-14.5-24.5=-39。

编程时把Z作为自变量, 由椭圆的方程可知因变量undefined。从图3中可知X轴方向上椭圆的原点O1与编程原点O不重合, 两者相差12 mm, 所以在指令机床移动时, X的坐标为X=2× (12+X2) 。 编制的椭圆II加工程序如下:

%2

N1 M03S800T0101

N2 G00X54Z3

N3 G71U1R0.5P5Q16X0.5Z0F100

N4 M03S1000T0101

N5 G00G42X0

N6 G01Z0

N7 G01X20

N8 Z-10

N9 #1=14.5

N10 WHILE#1GE[-14.5]

N11 #2=12*SQRT[1-#1*#1/[18*18]]

N12 G01X[24+2*#2]Z[#1-24.5]

N13 #1=#1-0.5

N14 ENDW

N15 W-8

N16 G40X54

N17 G00Z200

N18 M30

4结束语

数控程序优化 篇7

关键词：宏程序,球面曲线,参数方程

1 变量编程在数控系统中的运算过程

变量编程在数控系统中的运算过程为:读取数控代码→提取变量和变量定义→将预先保存的全局变量和用户自定义变量保存在相关列表中→读取数控代码提取复杂表达式→解释与执行代码过程中读取变量列表中保存的数值, 计算表达式, 并给变量赋新值→按照条件语句, 循环语句等控制程序的下一步操作→按照结果输出实际数值。

2 编制宏程序的思路

先构建正确的数学模型, 再设定所需的变量, 并找出各变量之间的关系, 列出控制变量变化的表达式, 最后编制用户宏程序。

要编宏程序就得找出各变量的关系, 建立各变量的数学模型。所谓数学模型, 就是描述数值各变量之间相互关系的数学表达式。有了这个数学模型之后, 只要知道变量的初始条件, 就可对方程求解, 得出数值的解。根据这一解就可以对数值进行评估。可见建立变量之间的数学模型是编宏程序的前提。

3 宏程序编程举例

在数控铣床上加工半径为R8的半球面, 材料为45钢, 选取准10立铣刀, 如图1所示。

1) 用数学方程加工球面 (变量的关系如图1 (a) ) :

数学方程加工球面是将球面曲线以Z轴的下刀深度变量为步距, 通过勾股定理计算下刀深度变化后, 球面曲线所对应的X轴的变化, 再运用圆弧插补形式来加工球面的一种方法。下刀量分得越小, 加工出来的球面曲线精度越高。

2) 用参数方程加工球面 (变量的关系如图1 (b) ) :

参数方程加工球面是将球面曲线以角度的方式, 分角为若干度为单位的步距角, 通过球面参数方程计算步距角变化后, 球面曲线所对应的X轴的变化, 再运用圆弧插补形式来加工球面的一种方法。步距分得越小, 加工出的球面曲线精度越高。

4 加工注意事项

用数学方程加工球面时, 8 (加工最终深度) 与#1 (#1的初始赋值) 的差值必须是每次下刀增量的整数倍, 否则无法加工到8 mm的深度。例如:当#1的初始赋值为0.4 mm, #1=#1+0.3给#1赋值 (每次下刀的增量为0.3mm) , 此时最终加工到的深度只能为7.9 mm, 而不能达到预期的8 mm。当#1的初始赋值为0.5 mm, #1=#1+0.3给#1赋值 (每次下刀的增量为0.3mm) , 此时最终加工到的深度能达到预期的8mm。

用参数方程加工球面时, #1 (#1的初始赋值) 必须是#1=#1-5 (每次以5°作为下刀变量) 每次下刀增量的整数倍, 否则无法加工到8 mm的深度。例如:当#1的初始赋值为85, #1=#1-4给#1赋值 (每次以4°作为下刀变量) , 此时最终加工到的深度只能为7.86 mm, 而不能达到预期的8 mm。当#1的初始赋值为85, #1=#1-5给#1赋值 (每次以5°作为下刀变量) , 此时最终加工到的深度能达到预期的8 mm。

5 结语

利用宏程序的变量、运算、转移控制三大功能, 通过手工编程, 程序简单明了, 便于修改、保存, 便于发挥机床控制系统本身的强大功能, 可以对零件的精度进行实时控制, 最适用于规则零件的批量生产。

鉴于宏程序具有的这些不可替代的优势, 我们在零件加工程序的编制中广泛合理地加以应用, 从而使程序的结构和生成的刀具加工路径达到最优, 这对程序的保存、修改、再次使用以及生产效率的提高都具有重要的意义。

参考文献

数控车椭圆宏程序编制 篇8

1 基本椭圆宏编程

编程思路为:把Z方向加工长度进行密分, 间隔量 (步进量) 视椭圆弧轮廓度要求而定, 然后根据Z向密分坐标解得X坐标值, 该计算交给系统完成, 因此必须把椭圆的相关已知条件进行赋值, 最后根据X、Z进行直线插补, 加工出椭圆弧。

编程如下: (见图三)

IF[#103 GE 0]GOTO10; (判断是否到达椭圆弧终点, 图三中加工90?椭圆弧, Z方向终点为0)

G00 U50 Z……; (退刀)

2 变化后椭圆宏编程

在实际图纸中, 椭圆弧在零件上的位置根据总结大概有以下几种:

(1) 凸椭圆弧位于零件的最右端及中间位置 (如图四) ;

(2) 凸椭圆弧中心线不和零件轴线重合 (如图五) ;

(3) 凹椭圆弧同样对应上面一、二两类变化 (在图中将凸弧改换成凹弧) ;

(4) 长、短半轴互换后凸凹椭圆弧位置同样对应上面一、二两类变化;

(5) 倾斜椭圆弧 (椭圆弧中心线与零件轴线成锐角) 对应的以上变化。

仔细分析这些变化, 在编程中实际上包含椭圆弧起始及终止点的变化, 椭圆弧中心点轴向位置、径向位置的变化, 凹凸椭圆弧的变化, 长半轴及短半轴的互换, 椭圆弧中心线与零件轴线夹角的变化 (倾斜椭圆) 等, 这里笔者对除倾斜椭圆外的几种情况进行总结, 编程如下: (见图六)

#101=a; (与Z轴平行的半轴长)

#102=b; (与X轴平行的半轴长)

#103=m; (椭圆弧起始点到椭圆中心距离, 起始点位于椭圆中心线左侧为负, 右侧为正)

#104=n; (椭圆弧终止点到椭圆中心距离, 终止点位于椭圆中心线左侧为负, 右侧为正)

#105=e; (椭圆中心线到零件轴线距离)

#106=L; (椭圆中心到编程原点z向距离, 这里将编程原点置于零件右端面中心)

IF[#103 GE#104]GOTO10; (判断是否到达椭圆弧终点)

G00 U50 Z……; (退刀)

3 结语

浅议数控宏程序及应用 篇9

用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能，在使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。

1 用户宏程序概述

能够进行变量的各种运算和执行功能语句的命令为宏程序。在法拉克(FANUC)编程系统中，备有A、B两类宏程序的编程功能。宏程序A不能使用运算符和函数名，现已几乎不用。宏程序B可以象计算机编程一样使用变量、运算符和函数名，而且运算符和函数名与计算机编程大体相同，程序易于理解。本文所说的宏程序均指宏程序B。每一个宏指令都由不同的变量和运算符号组成的，变量值可以预先存储在系统规定的存储器变量号码下，也可以用变量由主程序赋值(给变量赋值)，当宏程序运行时，系统会自动将变量值赋与宏指令的相应变量号，完成宏程序指令的功能。

B类宏程序由控制语句，调用语句所组成，宏程序可以与主程序做在一起，也可以单独做成一个子程序，然后用G65指令调用。调用方法为：G65P(程序号)L (循环次数) <引数赋值>。所谓引数赋值，是指用A、B、C、D等地址给变量#1、#2、#3、#4等赋值。

B类宏程序的控制指令有三类：一类是IF语句，其格式为：IF[条件式]GOTOn (n为顺序号)。即条件式成立时，从顺序号为n的程序段往下执行，条件不成立时，执行下一个程序段。第二类是WHILE语句，其格式为：WHILE[条件式]DOm……ENDm。即条件式成立时，从DOm的程序段重复执行，条件式不成立时，则从ENDm的下一程序执行。第三类是无条件转移指令，其格式为：GOTOn。

2 用户宏程序的运用举例

在实际工作中，如加工椭圆、双曲线、抛物线、正弦余弦曲线等零件时，就需要使用用户宏程序功能。我们用宏程序编制下图所示零件的加工程序。

1)如下图所示的零件，其曲线轨迹为椭圆和抛物线，方程分别为X2/302+Z2/202=1和Z=–X2/40，选用前刀架坐标系，原点与抛物线的顶点重合，编程时采用线段逼近法，步距为0.01mm，直径编程。

2) 用B类型的宏程序编程 (仅供参考)

3 应用宏程序编程的意义

本章结合FANUC数控系统主要讲述了宏程序，针对曲线类零件的编程，结合实例进行了具体说明。宏程序在生产实践中有广泛的应用，可以处理一般手工编程无法解决有规则曲面编程加工，尤其在手工编写车削方程曲线轮廓时或铣削螺纹和球面时更为常用。宏程序的最大特点是在宏程序主体中能够使用变量，变量之间还能够进行运算;宏程序指令可以把实际值敲定为变量，使宏程序更具有通用性。编制简洁合理的小容量数控程序，使加工程序变得简洁，掌握宏程序加工产品，是数控技术的重要组成部分，对现实加工来说，有着很重要的实际意义。

摘要：本章介绍了用户宏程序的概念, 通过一个编程实例, 提供了一种切实可行的编程思路, 充分体现了宏程序的作用与意义。

关键词：数控编程,宏程序,数控加工

参考文献

[1]王爱玲主编.数控编程技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.

数控程序优化 篇10

关键词：数控加工；宏程序；球面

宏程序在现在或者以后的数控加工中都能用到，而且在加工有规律的工件时无论是加工速度还是加工精度都比自动编程来得好，手工编程是基本功，任何时候都是必须掌握的。不能落在一边，要利用起来，不能单纯的依赖自动编程，现在的全国数控大赛只允许手工编程，而且国外的一些数控相关的考试都是采用手工编程，不允许使用CAD/ CAM 软件进行编程，而且宏程序又是手工编程中最精华的东西，可见宏程序的重要性。

因此本课题主要目的是在SIEMENS数控机床上探讨和研究宏程序到底有什么功能，一方面比较一下宏程序和自动编程之间的优异性，另一方面也比较一下SIEMENS宏程序和Mastercam编程法拉克机床编程之间的区别，其最终任务是用宏程序编写出圆球或者椭圆球体，并在机床上加工出来。

1.外球面的粗加工分析

外球面在粗加工时为了加快切削效率，可以采用平底立铣刀，下刀后采用自上而下以等高的方式逐层去除余量，然后用GO2走刀（顺时针走圆），在每层加工时如果被去除的部分的宽度大余刀具半径即R11≥0，则还需要进行G02走刀。具体外球面粗加工走刀过程如图1所示。具体外球面的粗加工流程图如图4。

2外球面粗加工子程序示例

L1001 子程序名

R1 = A； A—外球面的圆弧半径；

R2 = B； B—平底立铣刀半径；

R3 = C； C—外球面起始角度；

R4 = I； I—球面终止角度；

R17 = Q； Q—Z坐标每次递减量；

R24 = X； X—球心在工件坐标系中X坐标；

R25 = Y； Y—球心在工件坐标系中Y坐标；

R26 = Z； Z—球心在工件坐标系中Z坐标；

TRANS X=R24 Y=R25 Z=R26； 在球心建立局部坐标系；

G01 X0 Y0 Z=（R1+30）； 定位至球面中心上方安全高度；

R5=R1*COS（R4）； 终止高度上接触点的X坐标值；

R6=1.6*R2； 步距设为刀具半径的百分之八十；

R8=R1*SIN（R3）； 任意高度上刀尖Z坐标值设为设为自变量；

R9=R1*SIN（R4）； 终止高度上刀尖Z坐标值；

KK1：X=（R5+R2+1）Y=0； 每层快速移动到毛坯外侧；

Z=（R8+1）； 直线下降到R8+1处；

R18=R8-R17； 当前加工深度对应的Z坐标；

G01 Z=R18 F150； 直线下降到当前加工深度；

R7=SQRT（R1*R1-R18*R18）； 任意高度上刀具与接触点的X坐标值；

R10=R5-R7； 任意高度上被去除部分的高度；

R11=TRUNC（R10/R6）； 每层被去除宽度除以步距并上取整；

KK2：R12=R7+R11*R6+R2； 刀具中心在X方向上移动的X坐标目标值；

G01 X=R12 Y0 F1000； 以直线切割移动到第一目标值；

G02 I=-R12； 顺时针方向取整圆；

R11=R11-1； 自变量R11依次递减1；

IF R11 >= 0 GOTOB KK2； 如果R11≥0即还未走到最后一层，循环2继续；

G01 Z=（R1+30）； Z方向提刀到安全高度；

R8=R8-R17； Z坐标R8递减R17；

IF R8>R9 GOTOB KK1； 如果R8>R9，循环1继续；

G01 Z=（R1+30）； 提刀到安全高度；

TRANS； 局部坐标系取消；

RET。 R参数子程序结束，返回上一级程序。

3 结语

我们在加工圆球和椭球过程中，我们明显的感觉到宏程序编程的优点，比如，它的程序语言比较简短，程序的适用性比较广。对于不同尺寸的椭球和椭圆，我们只要修改其参数，就能很快的加工出来。所以说，那些结构相同或相似并且按一定规律分布的工件，使用宏程序通过指令调用通用程序，加工时只要给参数赋实际值即可，不需要逐一编程，使得调用加工时更加方便、快捷、省时，在实际生产中有很大的应用空间。关于零件加工的表面质量问题，如果我们能够减小每次切削余量，工件的表面质量将会更好。

参考文献：

[1]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，2009，05：42-45.

[2]王宏.数控宏程序编程的三个关键步骤[J].机械制造与自动化，2007，05：48-50.