宏程序在双曲线轮廓类零件数控车削中的应用

王莹

（抚顺职业技术学院机电工程系，辽宁 抚顺 113006）

在数控加工中，使用各种CAD/CAM软件来编制加工程序已经成为潮流，但是手工编程毕竟还是基础，各种“疑难杂症”的解决，往往还要利用手工编程。且手工编程还可以使用变量编程，即宏程序的运用。其最大特点就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，通用性极强，而且机床在执行此类程序时，较执行CAD/CAM软件生成的程序更加快捷，反应更迅速。

1 双曲线宏程序编制步骤

具体步骤如图1所示。

（1）给常量赋值；

（2）将变量赋初值，也就是将变量初始化；

（3）编制加工程序，若程序较复杂，用的变量多，可设子程序使主程序简练；

（4）修改赋值变量，重新计算变量值；

（5）语句判断是否加工完毕，若否，则返回继续执行加工程序，若是，则程序结束。

图1 双曲线宏程序编制步骤和流程

2 双曲线宏程序编程模板与应用

编制FUNUC数控车床加工带有双曲线轮廓类零件的通用程序，双曲线实半轴为a，虚半轴为b，使用变量编制此类零件宏程序。

2.1 工艺分析

车削双曲线轮廓的回转零件时，一般先把工件坐标系原点偏置到双曲线对称中心上，然后采用直线逼近（也叫拟合）法，即在Z向（或X向）分段，以0.1～0.5 mm为一个步距，并把Z（或X）作为自变量，X（或Z）作为Z（或X）的函数。为了适应不同的双曲线（即不同的长短轴）、不同的起始点和不同的步距，可以编制一个只用变量不用具体数据的宏程序，然后在主程序中调用该宏程序的用户宏指令段内，为上述变量赋值。这样，对于不同的椭圆、不同的起始点和不同的步距，不必更改程序，只要修改主程序中用户宏指令段内的赋值数据就可以了，把它当作固定模板使用。

2.2 编程模板

（1）双曲线为左右对称（如图2所示）。

图2 左右对称的双曲线

双曲线左右对称，实轴为X'，X'O'Z'为原标准双曲线方程坐标系，XOZ为工件加工坐标系，标准双曲线的方程为

U为双曲线对称中心在X方向的偏移值，W为双曲线对称中心在Z方向的偏移值（在Z轴正方向为正值，负方向为负值）。变量定义见表1。

表1 变量定义表

加工程序如下：

O2000

WHILE[[#26+#23]GE#6]DO1

（判断句，如果#26+#23的值大于等于#6中的值，则程序在WHILE和END1之间循环执行，否则跳出循环，执行END1之后的语句）

#24=[#26*#26]/[#1*#1]（计算中间变量）

#24=SQRT[[#24+1]*#2*#2]（计算变量）

G01 G99 X[±#24+#21]*2]Z[#26+#23]F#9

（直线插补进给，用直线逼近双曲线轮廓，加工双曲线上半部轮廓时#24前取正号，加工下半部轮廓时取负号）

#26=#26-0.1 （Z方向坐标值减一个步距）

END1

M99

子程序编写结束后，在主程序中用G65调用。具体格式如下：

G65 P2000 Z__U__W__A__B__K__F__

（2）双曲线为上下对称（如图3所示）。

图3 上下对称的双曲线

双曲线上下对称，实轴为X'程序只有以下两句改动，其余不变。

#24=[#26*#26]/[#2*#2]

#24=SQRT[[#24+1]*#1*#1]

A为X向实半轴，B为Z向虚半轴。

2.3 双曲线编程模板应用

零件如图4所示，加工该零件，毛坯为φ100 mm×70 mm。

图4 零件图

（1）零件分析与编程技巧。从图中看出双曲线的Z向是实半轴，X向是虚半轴，双曲线的零点与编程零点重合。用G65标准宏程序调用的方法编程，这种方法对于数控机床的操作人员，只需要知道宏程序主体G65指令中个参数的意义，就可以用于同一类型零件的加工。当尺寸改变时，可直接套用。

（2）部分的宏程序。双曲线部分的宏程序如下：

……

T0303；

G97 S800 M03；

G00 X40.Z20.；

G99 G42 G01 X30.Z2.F0.5；（刀尖圆弧半径补偿）

Z-32.04；

G65 P2000 Z-32.04 U0 W0 A30.B40.K-37.5 F0.2

（用宏程序指令调用O1200宏程序主体）

X66.；

G00 G40 Z100.；

M00；

……

在曲线轮廓的标准宏程序主体程序中，直线插补时，#24前取正号。

3 结束语

宏程序编程是数控加工中必不可少的编程方法，只要掌握宏程序的编程原理，编程格式及变量应用，变化的量必须用变量来设定，中间计算的值可以用变量来过渡，某些常量也可以赋值给变量后来使用，以增加程序的通用性和可读性。这样就可以巧妙地应用宏程序编程，使程序简单、易懂、短小，具有比较高的实用价值。

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