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浅谈在中职教学中数控宏程序应用

发表时间：2021/4/20 来源：《中小学教育》2021年6月1期作者：黄磊

[导读] 数控编程技术是数控加工中重要的组成部分，编程技术在很大程度上影响着产品的加工精度和效率。现今主要有手工编程和软件自动编程，对一些复杂曲面轮廓产品的加工使用CAD/CAM软件来进行自动编程，程序往往很长也不容易理解且空刀运行较多，在一定程度上降低了生产加工的效率，而宏程序编程可以使用变量赋值，变量之间进行算式、逻辑、函数的混合运算已达到复杂曲面的加工。

黄磊安徽省马鞍山市当涂经贸学校 243100
【摘要】数控编程技术是数控加工中重要的组成部分，编程技术在很大程度上影响着产品的加工精度和效率。现今主要有手工编程和软件自动编程，对一些复杂曲面轮廓产品的加工使用CAD/CAM软件来进行自动编程，程序往往很长也不容易理解且空刀运行较多，在一定程度上降低了生产加工的效率，而宏程序编程可以使用变量赋值，变量之间进行算式、逻辑、函数的混合运算已达到复杂曲面的加工。
【关键词】宏程序变量非圆曲线
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2021）6-056-01

        一、宏程序简介
        所谓宏程序是指建立在零件轮廓基点和节点的数学模型，可以利用变量进行算式、逻辑、函数的混合运算进行编程，由数控系统计算出加工节点的坐标数据进而加工。使机床达到最佳的工作性能，最大极限地提高生产效率以降低成本。
        二、变量与运算
        1、变量
        在宏程序中，通常使用变量来代替数值，FANUC数控系统中使用#表示变量。变量值可用程序或用MDI面板操作改变，并可实现#1=#1+0.1的操作。
        变量根据变量号可以分成四种类型：
        空变量#0该变量总是为空，没有值能赋给该变量；
        局部变量#1-#33局部变量只能用在宏程序中储存数据。当断电后局部变量会被初始化变为空。在调用宏程序时，自变量对局部变量会赋值；
        公共变量#100-#199、#500-#999公共变量在不同的宏程序中的意义相同。当断电变量#100-#199初始化为空，变量#500-#999的数据保存即使断电也不会丢失数据；
        系统变量#1000用于读CNC运行时的各种数据，如刀具当前位置和补偿等。
        2.变量的运算
        在地址后指定变量号即可引用其变量值，被引用的变量值根据地址的最小设定进行自动舍入。变量#0恒为空变量，故不能写但可以读。编程中变量的运算主要包括算术和逻辑运算。运算符有固定的优先级，可以通过嵌套括号的方式改变原有的优先级。
        三、控制语句
        控住语句是控制数控加工刀具的运动轨迹，通过条件判断决定程序运行顺序。常见有无条件跳转语句（GOTO）、条件跳转语句（IF）和循环语句（WHILE）。
        1.无条件跳转语句（GOTO）
        .GOTO n;n指运行n号行程序段。
        2.条件跳转语句（IF）
        IF【表达式】GOTO n;指定条件可以是GT大于或LT小于，当程序对指定条件表达式满足时，跳转到n行程序行，否则数控系统将执行下一行程序段。
        3.循环语句（WHILE）
        WHILE【表达式】DO n;END n;当程序对指定的表达式满足时，执行DO到END之间的程序，否则将跳转到END下一行程序段。

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        四、宏程序编程技巧分析
        数控宏程序编程是用直线G01或圆弧G03/G02连接若干坐标点来逼近曲线。合理选择变量、数学模型的建立、正确的控制语句。
        首先要讲变量初始化，给变量赋初值。编写程序时，若程序复杂变量较多时，可以利用子程序，使主程序变的简练易懂。
        五、宏程序在实际中的应用
        1.零件图纸
        2.工艺分析
        该零件主要的加工内容包括外圆粗、精加工、切槽及螺纹的加工。加工工艺如下：
        零件左端加工，左端加工时从M20X1.5一直加工到外圆。装夹时也应考虑工件长度，应以一夹一顶的装夹方式加工；
        零件右端加工，右端加工较简单，只需夹住外圆，粗精加工椭圆即可。
        3.刀具选择
        选用的中心钻钻削中心孔；
        粗、精车外轮廓及平端面时选用93°硬质合金偏刀（刀尖角35°、刀尖圆弧半径0.4mm）；（3）螺纹退刀槽采用4mm切槽刀加工；
        （4）车削螺纹选用60°硬质合金外螺纹车刀。
        4、切削用量选择
        （1）背吃刀量的选择：粗车轮廓时选用ap=2mm,精车轮廓时选用ap=0.5mm；螺纹车削选用ap=0.5。
        （2）主轴转速的选择：主轴转速的选择主要根据工件材料、工件直径的大小及加工的精度要求等都有联系，选择外轮廓粗加工转速800r/min,精车为1500r/min。车螺纹时，主轴转速n=400r/min。切槽时，主轴转速n=400r/min。
                （3）进给速度的选择：根据背吃刀量和主轴转速选择进给速度，分别选择外轮廓粗精车的进给速度为130mm/min和120mm/min；切槽的进给速度为30mm/min。
        5、加工程序（宏程序部分）
        %0002
        #11=#30
        #12=#32
        WHILE#12GE[-17.125]
        #12=#12-0.1
        #11=SQRT[144-144*[#12+19]*[#12+19]/361]
        G01 X[2*[#11]] Z[#12]
        ENDW
        宏程序编程适合非圆曲线等没有插补指令的编程;适合图形一样，尺寸不同的系列零件的编程;适合工艺路径一样，只是位置数据不同的系列零件的编程。运用宏程序指令，可大大简化程序，提高手工编程的效率;拓展数控机床手工编程应用范围，提高机床的使用性能。在生产中还可配合G73/G71指令使用，可提高我们的生产效率，加工出普通机床、普通指令难以加工出来的零件。