宏程序在数控加工中的应用

2022-09-11

数控编程技术是数控加工的重要部分, 其在很大程度上影响着产品的加工精度和效率。当前, 数控编程主要分为手工编程和自动编程, 对于有着一些不规则的复杂曲面轮廓产品, 如:注射模、汽车覆盖件等模具型腔的加工, 则程序就需要用CAD/CAM软件来进行自动编程, 但自动编程的程序往往很长, 在加工过程中空刀运行部分较多, 在一定程度上降低了生产效率, 因此, 在掌握自动编程的同时, 还应该熟练掌握手工编程的技巧。利用宏程序进行手工编程, 可以使手工编程更加容易和灵活, 手工编程模式采用宏程序编程可以简化程序, 机床在执行此类程序时, 动作更加快捷, 反应更加迅速, 精度更高, 在实际生产加工中为提高生产率和产品质量有着非常现实的意义。

数控系统大多都提供用户宏程序的功能可以有效地解决比较规则的曲面、圆角、型腔和外形轮廓等加工特征, 以克服数控系统内存容量小的问题。使用宏程序时, 要求思路清楚, 语法正确, 一般的数控系统提供的宏程序由条件判断语句、逻辑运算、算术运算、循环控制语句、系统变量及用户变量设置等组成。用户宏程序可以让用户充分发挥自己的想象能力, 对数控系统进行一定功能扩展, 利用数控系统提供的工具进行数控功能二次开发, 实质是数控系统对用户的开放。

1 用户宏程序主要特点

在编程工作中, 可以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, 所存入的这一系列指令称作用户宏功能主体, 这个总指令称作用户宏功能指令。

宏程序可以通过编辑子程序中的变量 (称为全局变量) 来改变刀具路径和刀具位置, 在编程时, 不必记住用户宏功能主体所含的具体指令, 只要记住用户宏功能指令即可。宏程序最具有模块化的思想和条件, 编程人员只需要根据零件几何信息和不同的数学模型即可完成相应的模块化加工程序设计, 应用时只需要把零件信息、加工参数等输入到相应的模块调用语句中, 能使编程人员从繁琐的、大量的重复性的编程工作中解脱出来, 有一种一劳永逸的效果。

用户宏功能是在用户宏功能主体中能够使用变量, 变量之间还能够进行运算;用户宏功能指令可以把实际值设定为变量, 使用户宏功能更具通用性。用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能, 宏功能主体既可由机床生产厂提供, 也可由机床用户厂自己编制。使用时, 先将用户宏主体像子程序一样存放到内存里, 然后用程序调用指令M98调用, 不同数控系统的指令和格式都可能不同, 在应用时可参考所使用的数控机床编程手册。

用户宏功能的最大特点是将有规律的形状或尺寸用最短的程序段表示出来, 具有极好的易读性和易修改性, 编写出的程序非常简洁, 逻辑严密, 通用性强, 而且机床在执行此类程序时, 较执行C A D/C A M软件自动生成的程序更加快捷, 反应更加迅速。随着自动编程技术的潮流化, 宏程序的运用成为手工编程的最大亮点和最后堡垒。

用户宏程序短小精悍, 一般数控系统内存完全能容纳得下任何复杂的宏程序, 因此无需考虑机床与外部电脑的传输速度对实际加工速度的影响。机床在执行宏程序时, 数控系统的计算机可以直接进行插补运算, 运算速度快, 加上伺服电动机和机床的迅速响应, 使得加工效率极高。C A D/C A M软件自动生成的程序天生就庞大, 非常容易突破数控系统的内存, 且系统计算机的工作量巨大, 在进行在线加工时, 机床与电脑间的传输速度成为影响加工速度的一个“瓶颈”, 反映到机床上, 表现为运动迟钝、不连贯, 加工效率和加工质量均存在缺陷。

2 数控编程中宏程序的应用

2.1 数控车削双曲线程序 (图1)

O0001; (程序段号)

T0101; (刀位号)

M03; (主轴正转)

G00 X40 Z2; (循环起点)

G96 S80; (恒线数速度)

G50 S1500; (主轴限速)

G73 U15 R15; (固定形状粗加工循环)

G73 P10 Q20 U0.5 G98 F150; (固定形状粗加工循环)

N10#1=72; (自变量赋值)

WHILE[#1 GE 2]DO1; (变量循环条件)

#2=[36/#1+3]; (变量方程)

G01 X[2*#2]Z[#1-72]; (直线逼近双曲线)

#1=#1-0.1; (自变量递减赋值) END1; (循环结束)

N20 G00 X40; (退刀)

G70 P10 Q20 G98 F80 G96 F130; (精加工)

G50 S1500; (主轴限速)

G00 Z100; (退刀)

M30; (程序结束)

2.2 数控车削抛物线程序 (图2)

O0001; (程序名)

T0101; (刀位号)

M03 S800; (主轴正转, 转速800r/min)

G00 X50 Z2; (循环起点)

G73 U20 R20; (固定形状粗加工循环)

G73 P10 Q20 U0.5 F0.3 (固定形状粗加工循环)

N10#1=0; (自变量赋值)

WHILE[#1 GE 10]DO1; (变量循环条件)

#2=-#1*#1/10; (变量方程)

G01 X[2*#1]Z#2; (直线逼近抛物线)

#1=#1-0.1; (自变量递减赋值)

END1; (循环结束)

N20 G00 X50; (退刀)

G70 P10 Q20 S1800 F0.2; (精加工)

G00 Z100; (退刀)

M30; (程序结束)

2.3 数控车削梯形螺纹加工程序 (图3)

粗车程序

O0011; (程序名)

T0101 M03 S400; (1号刀主轴正转转速400r/min)

#1=8+1.5; (粗加工, 第一层右端螺纹起点)

#2=8-1.5; (粗加工, 第一层左端螺纹起点)

#3=29.4; (粗加工, 第一刀深度)

N1#4=#1; (第一层螺纹加工起点)

N2 G00 X35 Z#4; (螺纹循环起点)

G92 X#3 Z-43 F4.5; (螺纹切削循环)

#1=#1-0.1 2 4 (X方向切削0.3 m m, Z方向右端变化量) ;

#2=#2+0.124; (X方向切削0.3mm, Z方向左端变化量)

#3=#3-0.6; (X方向每层切削0.3mm)

IF[#3GE25.3]GOTO 1; (X方向达到小径尺寸, 循环结束)

G00 X80 Z100; (退刀)

M05; (主轴停)

M30; (程序结束)

精加工程序

O0002; (程序号)

T0101 M03 S400; (1号刀主轴正转转速400r/min)

#1=8-1.59; (精加工, 第一层左端螺纹起点)

#2=30; (螺纹大径)

N3 G00 X35 Z#1; (螺纹循环起点)

G92 X#2 Z-43 F4.5; (螺纹切削循环)

#1=#1+0.0414; (X方向切削0.1mm, Z方向左端变化量)

#2=#2-0.2; (X方向每层切削0.1mm)

IF[#2GT24.9]GOTO3; (X方向达到小径尺寸, 循环结束)

#3=8+1.59; (粗加工, 第一层右端螺纹起点)

#2=30; (螺纹大径)

N4 G00 X35 Z#3; (螺纹循环起点)

G92 X#2 Z-43 F4.5; (螺纹切削循环)

#3=#3-0.0414; (X方向切削0.1mm, Z方向左端变化量)

#2=#2-0.2; (X方向每层切削0.1mm)

IF[#2GT24.9]GOTO4; (X方向达到小径尺寸, 循环结束)

N5 G00 X35 Z#3; (螺纹低层加工循环起点)

G92 X24.9 Z-43 F4.5; (螺纹切削循环)

#3=#3-0.2; (z方向每次递减0.2)

IF[#3GT7.47]GOTO5; (当到达底层左端终点, 循环结束)

G00 X35 Z7.47; (螺纹循环起点)

G92 X24.9 Z-43 F4.5; (螺纹切削循环)

G00 X80 Z100; (退刀)

M05; (主轴停)

M30; (程序结束)

3 结语

宏程序是利用变量和方程来进行编程的, 其通用性强, 程序简洁, 加工效率高, 便于修改, 在数控加工中具有独特的作用。同一个零件两种不同的编程方式, 从程序表面看都做到了简化程序, 通过加工后的效果我们可以明显的观察到, 基础程序和子程序存在明显的接刀痕, 严重影响工件表面的光洁度, 而用户宏程序则无接刀痕出现, 提高了零件表面的光洁度。数控编程人员必须掌握宏程序编程的相关基础知识, 这样一方面有利于对数控编程软件中相关专业名词的理解, 更为重要的是有利于全面地理解和掌握NC编程的基本过程和关键技术。对于数控程序的基础知识的理解可以决定所编程序的加工质量及加工效率, 合理有效地利用宏程序进行手工编程, 对于数控加工程序的简化、零件加工质量的提高的作用是十分明显的, 通过实例, 大家对其产生的效果会增加感性的认识。现实加工中, 有相同或相似特征的零件很多, 从事加工或编程的过程中能够应用这些技术, 定能起到良好的效果。

宏程序是程序编制的高级形式, 程序编制的质量与编程人员的素质息息相关, 有时自动编程的程序长度是宏程序的几十倍、几百倍, 其加工时间也会大大增加。宏程序在某种程度上类似于C语言, 它可以用在难的地方, 也可以用在简单的地方, 但都可以简化编程, 历练我们的逻辑思维。手工编程是自动编程的基础, 在任何时候手工编程都是必须掌握的, 特别是其精髓——宏程序。

数控编程和加工是以“应用为先, 实用至上”为宗旨的, 对近似几何形状的加工用宏程序来表述, 操作者根本无需触动程序本身, 而只需对各项加工参数所对应的自变量赋值做出个别调整, 就能迅速的将程序调整到最优化状态, 这给周期性的生产特别是不定期的间隔式的生产带来了极大的方便, 即一次编程, 终身受益。总之, 利用宏程序进行数控编程和加工在解决各种“疑难杂症”时, 往往能得心应手、事半功倍, 宏程序在数控加工中仍然具有广泛的应用空间, 仍然可以发挥其强大的作用。

摘要：用户宏程序主体中能够使用变量, 变量之间能够进行运算, 能够把实际值设定为变量, 程序运行可以跳转, 用户宏程序短小精悍, 并且具有模块化的思想和条件, 具有极好的易读性和易修改性, 更具通用性。用宏程序编写出的程序非常简洁, 逻辑严密, 机床在执行此类程序时, 反应更加迅速, 动作更加快捷, 加工效率更高。随着自动编程技术的潮流化, 宏程序的运用成为手工编程的最大亮点。

关键词：数控加工,宏程序,编程,变量,应用