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数控机床宏程序编程的技巧和实例
西北工业集团有限公司
白锋刚
2011年8月11日
前言
随着工业技术的飞速发展,产品形状越来越复杂,精度要求越来越高,产品更新换代越来越快,传统的设备已不能适应新要求。现在我国的制造业中已广泛地应用了数控车床、数控铣床、加工中心机床、数控磨床等数控机床。这些先进设备的加工过程都需要由程序来控制,需要由拥有高技能的人来操作。要发挥数控机床的高精度、高效率和高柔性,就要求操作人员具有优秀的编程能力。
常用的编程方法有手工编程和计算机编程。计算机编程的应用已非常广泛。与手工编程比较,在复杂曲面和型腔零件编程时效率高、质量好。因此,许多人认为手工编程已不再重要,特别是比较难的宏程序编程也不再需要。只须了解一些基本的编程规则就可以了。这样的想法并不能全面。因为,计算机编程也有许多不足:1、程序数据量大,传输费时。2、修改或调整刀具补偿需要重新后置输出。3、打刀或其他原因造成的断点时,很难及时复位。
手工编程是基础能力,是数控机床操作编程人员必须掌握的一种编程方法。手工编程能力是计算机编程的基础,是刀具轨迹设计,轨迹修改,以及进行后置处理设计的依据。实践证明,手工编程能力强的人在计算机编程中才能速度快,程序质量高。
在程序中使用变量,通过对变量进行赋值及处理使程序具有特殊功能,这种有变量的程序叫宏程序。宏程序是数控系统厂家面向客户提供的的二次开发工具,是数控机床编程的最高级手工方式。合理有效的利用这个工具将极大地提升机床的加工能力。
作为一名从事数控车床、数控铣床、加工中心机床操作编程二十多年的技师,在平时的工作中,常常用宏程序来解决生产中的难题,因此对宏程序的编程使用积累了一些经验。在传授指导徒弟和与同事探讨中,总结了许多学习编制宏程序应注意的要点。有关宏编程的基础知识在许多书籍中讲过,我们在这里主要通过实例从编制技巧、要点上和大家讨论。
非圆曲面类的宏程序的编程技巧
1、非圆曲面可以分为两类;
(1)、方程曲面,是可以用方程描述其零件轮廓的曲面的。如
抛物线、椭圆、双曲线、渐开线、摆线等。这种曲线可以用先求节点,再用线段或圆弧逼近的方式。以足够的轮廓精度加工出零件。选取的节点数目越多,轮廓的精度越高。然而节点的增多,用普通手工编程则计算量就会增加的非常大,数控程序也非常大,程序复杂也容易出错。不易调试。即使用计算机辅助编程,其数据传输量也非常大。而且调整尺寸补偿也很不方便。这时就显出宏程序的优势了,常常只须二、三十句就可以编好程序。而且理论上还可以根据机床系统的运算速度无限地缩小节点的间距,提高逼近精度。
(2)、列表曲面,其轮廓外形由实验方法得来。如飞机机翼、汽车的外形由风洞实验得来。是用一系列空间离散点表示曲线或曲面。这些离散点没有严格一定的连接规律。而在加工中则要求曲线能平滑的通过各坐标点,并规定了加工精度。加工列表曲线的方法很多,
可以采用计算机辅助编程,利用离散点形成曲面模型,再生成加工轨迹和加工程序。对于一些老机床或无法传送数据的机床,我们也可以将轮廓曲线按曲率变化分成几段,每段分别求出插值方程。采用宏程序加密逼近曲线的方法。
2、非圆曲面类的宏程序的编程的要点有:建立数学模型和循环体
(1)、数学模型是产生刀具轨迹节点的一组运算赋值语句。它可以计算出曲面上每一点的坐标。它主要从描述其零件轮廓的曲面的方程转化而来。
(2)、循环体是由一组或几组循环指令和对应的加法器组成。它的作用是将一组节点顺序连接成刀具轨迹,再依次加工成曲面。
3、下面根据两个实例,按宏程序的编制过程将各步骤的要点和技巧进行详细说明。

图1—1、椭圆曲面零件
实例1、如图1-1数控车加工一个椭圆面。椭圆的长轴60,短轴40.
步骤1:根据加工轨迹确定椭圆曲线的起始点A和终点B坐标。这里的要点是分清编程坐标系和椭圆坐标系、A点在编程坐标系中的坐标为X=、Z= 这里为适应数控车床的编程习惯x采用直径坐标,A点以椭圆的中心为原点的坐标为X= Z=40— B点的编程坐标是X= 椭圆坐标为X=
步骤2:确定在曲线方程中的主变量和从变量。这要根据实际情况来选择。有以下几点原则:①变量的起点、终点已知的。②变量在坐标中的变化方向一致。③变量的变化对曲线的精度影响较大。根据以上原则我选X坐标为主变量、Z是从变量。
步骤3:将标准方程化为从变量赋值的形式。如图1-1以其中心为原点,椭圆方程为 X²/a² +Z²/b²=1化为Z= SQRT[(1-X
*X/a*a)*b*b 这一步很关键。由于曲线只在椭圆坐标系的第一象限
Z为正值。
以上三步就是建立数学模型。在这个模型里X的一个坐标值,可以