数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用
2018-6-8 来源：昆明冶金高等专科学校机械工程学院教师 作者： 邓宇翔
摘要:在数据编程中十分高级的语言就是宏程序，用户可以采用宏程序语言对数控系统的相关变量进行一定的函数关系运算以及算数运算、逻辑运算等，然后按照数据程序中的循环条件命令和相关程序运行语言嵌套综合使用，一方面将繁多而冗余的程序运行量不断简化和汇编，另一方面避免了传统人工编程过程中运行量大、数据程序容易出差错的弊端，从我国目前的实践情况来看，数控锐削加工中宏程序嵌套编程的应用主要是通过双曲线编程、椭圆编程以及抛物线编程来逐步实现数据的编程过程，在此过程中用户可以通过具体参数值的调整对零件的相关模型进行改变，完全体现出当前我国数控机床的自动化、智能化与高效的特点。
关键词:数控;铣削加工;宏程序;嵌套编程
0、引言
在我国的数控铣削加工川中最为常见的非圆曲线就是椭圆，因此非圆曲线已经成为手工编程中的重点和难点，对此，本研究中主要针对数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用在椭圆加工中的实际案例展开分析，以FANLIC系统数控铣床加工椭圆的宏程序编写过程作为案例研究的重要切人点，并对数控铣床加工中宏程序的科学使用方式进行了论述，在此过程中，对宏程序编写时需要注意的事项进行了阐述，从而结合实际的应用案例对数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用进行了分析。
1、数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用分析
宏程序嵌套编程”。是现代编程技术应用的最高表现形式，这种编程技术采用了十分先进的编程技术工艺，比如切削用量的选择、数学编程模型的建立以及加工刀具的选取等，这些加工零件都用过宏程序的嵌套编写具有很高的技艺，尤其是在一些难度很高的零件加工中，通过宏程序的嵌套程序语言汇编相较于传统的自动化编程效率提高了很多。因此手工编程在某种程度上要比自动化编程优点突出，在实际的嵌套编程应用中，椭圆是一种常见的编程图形，因此数控铣削加工中宏程序嵌套编程技术人员需要经过椭圆的方程应对各种复杂的数学方程式变换，从而才能不断对椭圆程序的嵌套编程展开实际应用。
所谓的宏程序〔’就是通过嵌套的宏变量程序进行专业应用程序语言的汇编，这种嵌套编程的程序与子程序相类似，因此在编程过程中可以通过专用的数据代码指令进行嵌套宏程序的实际调取，这种嵌套宏程序的指令代码被称作为嵌套编程宏指令。通常情况下，数控铣削加工中通过宏程序的嵌套语言汇编可以提高数控机床的特殊性能，主要的目的就是可以把尺寸或形状具有特定规律的数控铣削加工零件通过简洁性的嵌套编程语言进行表达，所以整个操作过程变的可读取和可修改，汇编的程序不仅实际应用非常广泛，而且逻辑严谨具有很强的通俗性，所以在数控铣削加工中宏程序的嵌套编程要比CAD/CANT软件系统自动化生成的数据指令程序反应更为迅速、而且十分便捷。在通常的CAD/CAM软件生成的程序中，程序字中地址符为一个相关的变量，所以一个程序语言只能针对一个逻辑形状的实体描述，在这种情况下，编程语言就变得缺少通用性和灵活性。而本文研究的数控铣削加工中宏程序嵌套编程中宏程序为一个参数变量，但可以按照实际的赋值语句进行宏变量的调整，同时与嵌套程序调用语句、循环语句以及子程序语句和分支语句进行相互配合，从而不断满足数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用需要。
2、宏程序嵌套编程在椭圆面铣削加工中的应用实例分析
如图1所示，该研究采用了1 ZCIII的立铣刀在FANUC-Oi系统机床上铣削加工椭圆，深度2 mm，通过椭圆标准方程式与参数方程二二acosa与y = bsiaa构建实际的数学模型，分析加工路线，如图1所示建立切削工件的坐标系，分别将X,Y,Z轴的零点作为该椭圆零件上表面的中心，在G54寄存器中设置数控机床的坐标系，在铣削加工的工件之外进行垂直下刀铣削，不使用半径补偿。随后进行NC编程，分别设该椭圆的中心点以及刀具中心、X轴正方向的夹角作为该系统编程程序的变化参数量，这三者参数变化范围在0一360度之间。通过以上椭圆参数方程对该数控铣削加工中宏程序嵌套NC程序段进行数据编程，具体的编程语言代码以及命令如表1所示。
从表1中的数控铣削加工中宏程序嵌套编程的命令语言可以发现，宏程序嵌套编程在FANUC系统中的应用较为广泛，在数控铣削加工机床中可以直接使用MDI数据编程的方式对命令语言进行汇编，此外数控铣削加工中宏程序嵌套编程的命令语言的编写可以直接在计算机中进行，经过RSN一32数据通信接口‘6〕端再将编程的命令结果发送传输到数控铣削加工机床系统中，通常情况下，数控铣削加工中宏程序嵌套编程的宏程序可以分为两大类别，一种是按照“Gb5 H一P#一Q#一R#一”的格式编写的A类数据程序语言[t}}，另外一种是直接通过宏程序嵌套编程语言以及数据参数的公式进行的编程语言，这种编程方式与C语言数据编程存在一定的类似之处。在上述程序语言中，宏程序嵌套编程的每一种语言功能分别用“H01一H99”进行表示，“#一”则表示宏程序嵌套编程语言中一个存放参数值的常用地址变化量，这种变量包含以下几种常见的情况，其中“#I一#33”表示宏程序的局部参数变量，通过相关数据的储存体现数据自变量的变化情况。
3、 数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用优，点分析
在通常的数控加工中，铣削加工时技术人员经常采用子程序对某一具体的零部件针对某一部分的形状进行铣削和深度加工，但是子程序的应用存在一定的不足之处，不仅通用性不佳，而且难以满足当前数控铣削加工中宏程序嵌套编程的相关要求，因此本文通过数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用一方面具有很强的通用性，另一方面数据编程技术人员可以对不同的数控铣削加工内容进行不同的分类，例如将某一类具有共同加工特征的组件结合到一起，然后通过被加工组件的几何参数信息展开数学模型的构建，与此同时可以按照这一类被加工组件的模型参数编写出相应的宏程序嵌套编程语言代码，在实际的数控编程操作时，技术人员无需对数控宏程序嵌套编程语言进行接触，而是简单通过相关数学模型所对应的自变量赋值!9〕情况就可以对相关的子程序进行相应的改变，因此这种数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用克服了传统人工编程中繁琐、重复编程的弊端。
在一般情况下，我国数控数控铣削加工的机械零件产品经常是由各种回转面、凸台、圆孔以及凹槽和斜平面构成，所以很少有不规则的复杂曲面，对于大部分的规则曲面例如锥面、半球以及椭圆半球等通常都可以经过三角函数的参数模型以及相关曲面的标准方程进行相关参数模型的构建，这样有利于设置相关的参数值与对某些自变量进行赋值编程运算。因此数控加工技术人员在此过程中需要重复编写多种语言命令程序，所以一方面加大了技术人员的工作量，另一方面十分不利于数控加工程序语言的管理和运行，但是该研究中通过对数控铣削加工中宏程序嵌套编程的应用研究从而减少了技术人员的工作量，也大大提高了数控铣削加工中宏程序嵌套编程的效率。
4 、椭圆在轴类零件中的应用实例分析
4. 1 45号钢零件图工艺分析
如图2所示，该45号钢零件分别由椭圆以及圆柱、内外沟嘈、内外螺纹以及偏心等结构组成，由三件不同的配合辅助零件，该零件构件中有不同的直径尺寸较为严密的尺寸精度要求和表面粗糙度等要求，而且整个工件模型的结构十分完整，完全符合数控铣削加工的要求。该实体构件的整体结构轮廓完整而清楚，并且该零件为标准的45号钢构件，所以具有良好的加工切削性，此外没有严格的硬度和热度要求标准。
4. 2 该模型结构的具体加工工艺措施情况数据表
4. 3 宏程序编程实例:异形螺纹45号钢构件的编程加工程序表
首先，通过上述两个表的分析，发现在数控切削加工中针对复杂的_1.艺构件并没有与圆弧相等的铣削刀具，所以在该案例中，数控加工程序相对比较复杂，对于朽号钢构件的圆弧螺纹是处于椭圆面之上，所以在刀具的选择以及运行时不仅要结合椭圆的规律车螺纹轨迹运行，又要结合小圆弧的运动轨迹运行，在上述编程中，重点是要找到椭圆与圆弧的圆心之间的转化关系，从而找到椭圆与小圆弧上某一点之间的相互关系，然后在得到整个45号钢构件之间的逻辑转换关系，编写数控铣削程序。
其次，要准确确定圆心坐标与小圆弧之间的关系，要确保整个45号钢构件的椭圆螺纹切削运行轨迹准确，必须使椭圆的素线与小圆弧的圆心连线相平行，在该案例中，考虑到数控刀具铣削加工45号钢螺纹过程中会受到刀具升降速率以及运行轨迹变化的影响，因此应该分别将刀具的刀点与退刀点、向后向前偏移一定的方向和距离，确保道刀具在数控铣削加工45号钢时不会存在进刀碰撞或者过切的问题发生，确保45号钢的切削准确，图中切削的起刀点为第一个小圆的圆心也就是该工件坐标系的坐标，并且需要作图分析，如下图模型结构所示。
此外，工艺卡片以及刀具模具参数要素的选择还要结合该图中45号钢的椭圆车螺纹，在同一个起始角下，切削刀具应该从第一个小圆的圆弧中某一点到最后一个小圆弧中的某一点运行轨迹行走，在此过程中该小圆弧的原心坐标会随着椭圆的变化而发生一定的变化，从而得到相关的模型。该案例研究了椭圆面上圆弧螺纹的编程方式，主要分析了45号钢的加工铣削思路以及宏程序的嵌套编程应用，像这样复杂的嵌套编程计算机编程有时也难以解决，而通过宏程序的嵌套编程为45号钢零件的数控铣削加工发挥了巨大的作用。
5、结束语
综上所述，应用“HO1一1199”多个工件的坐标系设定，大大提高了数控铣削加工的宏程序嵌套编程效率，一方面将数据程序的结构实现了模块化操作，另一方面让宏程序嵌套编程的出错率大大降低，不仅让语言程序变的通俗可读，而且十分便捷，对于部分数控铣削加工零件的宏程序嵌套语言编程只需要对相关的尺寸模型进行参数调整和优化，就可进行相应的嵌套编程，因此更好地满足了不同数控加工铣削零件的编程需求。
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