宏程序在非圆曲线数控车削加工中的应用

刘春兰　钟睿

摘 要：文章围绕宏程序编制的基本步骤、结构流程图、编程模板等，并以FANUC系统为例，阐述宏程序在公式曲线中的应用。

关键词：宏程序；函数表达式；定义域

在数控机床切削加工中，经常会碰到一些非圆弧曲线类零件的加工，这类零件的若用Ug、CAXA等自动编程软件编程，则生成的程序较长、占用内存大、程序修改有一定的困难，若用数控系统提供的圆弧插补指令，则无法满足编程要求。但是，如果利用宏程序功能，就可以很好地解决这类零件的加工问题，文章以双曲线为例，阐述宏程序在公式曲线的应用。

1 编制宏程序的基本步骤

对于一些可用函数表达式表示的非圆弧曲面或工件轮廓的数控车削加工，是现代数控系统一个重要的新功能和方法，也是数控车加工实训、数控技能竞赛实操必考核项目，但是对基础薄弱的中职学生来说，要快速熟练准确地掌握较为困难。

事实上，可用函数表达式表示的非圆弧曲面或工件轮廓的宏程序编制是具有一定的规律性，如表1所示为反映编制非圆弧曲面或工件轮廓曲线加工宏程序基本步骤的变量处理表。

1.1 自变量的选择

（1）函数表达式中的X和Z坐标中任选一个参数定义为自变量。（2）在定义自变量时，一般选择参数变化范围大的作为自变量，数控车削加工时通常将Z轴设定为自变量。（3）根据函数表达式的方便情况来确定X轴或Z轴作为自变量。如某表达式含开三次方的函数，这样在宏程序中不方便表达。（4）变量的定义也可以根据编程者个人习惯设定。

1.2 确定自变量的定义域

自变量的起止点坐标值是相对于函数表达式自身坐标系的坐标值（如椭圆自身坐标原点为椭圆中心，抛物线自身坐标原点为其顶点）。其中起点坐标为自变量初始值，终点坐标为自变量的终止值。

1.3 进行函数变换，确定因变量相对于自变量的函数表达式。

2 公式曲线宏程序编程模板

2.1 IF语句函数宏程序编程模板

3 宏程序编制结构流程

宏程序数控车削加工函数表达式的曲线，根据上述原理与刀具路径分析，只要选定了自变量，确定了自变量的定义域和函数表达式，然后再用微小线段逼近的方式就能够加工出来，其宏程序编制的结构流程图如图1、图2所示。

4 应用举例

加工如图3所示零件。工艺条件：工件材质为45#钢或铝；毛坯为直径30mm，长100mm的棒料（文章只以椭圆部份的精车程序且以FANUC系统为例）。

图样分析：

（1）图形中的曲线为椭圆，其方程为X2/142+Z2/202=1，根据图形所示，选Z轴为自变量，其函数表达式为：X=14（1-Z2/202）1/2，根据计算，自变量其在工件坐标系下的定义域为0至Z 37.321。

（2）根据零件的图形选用35度精车外圆车刀。

程序：

O0001

S1500 M03

T0101

G00 X30 Z2

Z0

G95 G01 Z0 F0.05

#1=0

WHILE [#1 GE -37.321] DO 1

#2=14*SQRT[1-#1*#1/20*20]

G01 X[2*#2] Z[#1]

#1=#1-0.1

END 1

G00 X30

X100 Z100 M05

M30

5 结束语

在教学工作过程中，大多数学生都认为宏程序高深莫测，运用困难。但作者在进行非圆弧曲线类零件宏程序编写时，虽相对软件自动编程有一定的难度，但只要能找出非圆弧曲线的函数关系表达式，加工刀具的选择和切削用量的选择等方面入手，掌握宏程序的一些编程技巧，多加研究，哪么问题也就迎刃而解。

参考文献

[1]杜军.数控宏程序编程手册[M].北京：化学工业出版社，2014.

[2]冯志刚.数控宏程序编程方法、技巧与实例[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].北京：机械工业出版社，2006.

作者简介：刘春兰（1979-），女，汉族，讲师，学士，研究方向：数控加工技术。

钟睿（1976-），男，汉族，高级实习指导教师，学士，研究方向：数控加工技术。