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    宏程序在孔系加工中的應(yīng)用

    2021年10月25日 12:52點擊:602來源: 廣東大川機械有限公司>>進入該公司展臺

     

    首先聲明此文轉(zhuǎn)載于數(shù)控機床網(wǎng),

    一、引言

         目前,我國現(xiàn)代制造技術(shù)飛速發(fā)展,與世界制造業(yè)*水平的差距不斷縮小, 數(shù)控加工技術(shù)在我國得到廣泛應(yīng)用,越來越受到人們的重視。數(shù)控加工中很重要的一部分就是編程,它既是數(shù)控技術(shù)的重要組成部分,也是數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)之一,數(shù)控程序編制的效率和質(zhì)量在很大程度上決定了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率。

         在我國,有相當多數(shù)控銑床(包括加工中心)都是應(yīng)用在模具行業(yè),大部分模具廠都應(yīng)用CAD/CAM軟件。CAD/CAM軟件出現(xiàn)以后,自動編程得到廣泛應(yīng)用,手工編程、宏程序應(yīng)用的空間日趨縮小,究其原因就是大家對手工編程不重視,對宏程序不熟悉。其實手工編程是自動編程的基礎(chǔ),宏程序是手工編程的高級形式,是手工編程的精髓,也是手工編程的亮點和最后堡壘。 現(xiàn)在有一種說法比較流行:“宏程序沒有啥用!”, 筆者并不贊成。在實際工作中,宏程序有廣泛的應(yīng)用空間,并且能夠方便手工編程,鍛煉操作者的編程能力,又能解決自動編程在生產(chǎn)實際工作中存在的不足。

    二、宏程序簡介

         宏程序是以變量的組合,通過各種算術(shù)和邏輯運算,轉(zhuǎn)移和循環(huán)等命令,而編制的一種可以靈活運用的程序,只要改變變量的值,即可以完成不同的加工和操作。

         用戶宏程序與普通程序的區(qū)別在于:在用戶宏程序本體中,能使用變量,可以給變量賦值,變量間可以運算,程序可以跳轉(zhuǎn);而普通程序中,只能常量,常量之間不能運算,程序只能順序執(zhí)行,不能跳轉(zhuǎn),因此功能是固定的,不能變化。用戶宏功能是用戶提高數(shù)控機床性能的一種特殊功能。宏程序可以簡化程序的編制,提高工作效率。宏程序可以像子程序一樣用一個簡單的指令調(diào)用。


    三、宏程序的技術(shù)特點

    1、宏程序具有靈活性、通用性和智能性等特點

         宏程序注重把機床功能參數(shù)和編程語言相結(jié)合,溶入了編程人員的智慧。編程人員根據(jù)零件的幾何信息建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,完成模塊化的加工程序,除了便于調(diào)用外,還使編程人員從繁瑣的、大量的重復(fù)性工作中解脫出來,這是任何自動編程軟件都不能達到的效果。
    而在CAD/CAM軟件中,當零件的幾何參數(shù)改變時,都要重新建模,重新設(shè)置加工參數(shù),重新計算刀具軌跡,重新生成數(shù)控程序。

    2、宏程序結(jié)構(gòu)簡單、閱讀直觀、存儲方便

         CAD/CAM軟件生成的程序少則上千行,多則上10萬行,可讀性差,存儲容量大,一般的機床上的內(nèi)存都存不下,因此一般來說除了相對簡單的孔系加工、二維輪廓加工以外, 其余絕大部分程序都不得不以DNC方式進行在線加工,顯然機床與電腦之間的傳輸速度成為了影響加工速度的個“瓶頸”因素。除了那些機床系統(tǒng)內(nèi)置硬盤、或機床與電腦之間以FDDI、以太網(wǎng)等形式進行組網(wǎng)的新型數(shù)控機床(主要是高速加工機床)之外,目前占總數(shù)8 0%以下的數(shù)控銑/加工中心都是通過RS2 32口的串口通訊求實現(xiàn)DNC在線加工的。在實際應(yīng)用中,考慮到傳輸效果,DNC在線加工方式下的加工效率要大打折扣。

    但宏程序可以彌補這種不足,它結(jié)構(gòu)嚴緊、分析方便、可讀性好、短小精悍,任何合理的、優(yōu)化的宏程序一般都少于6O行,換算成字節(jié)數(shù),至多不過2KB的容量。即使是最廉價的機床數(shù)控系統(tǒng),也*容納得下任何復(fù)雜的宏程序。

    3、宏程序加工精度高、加工效率高
         CAD/CAM軟件生成的數(shù)控程序,是用“直線去逼近曲線曲面”,必然存在計算誤差、后置處理誤差,就必然使加工精度受到影響,還存在大量的刀具路徑重復(fù)現(xiàn)象,使加工效率下降。
    宏程序能直接調(diào)用數(shù)控系統(tǒng)的圓弧插補,螺旋插補等指令,能有效地控制刀具路徑,具有運算速度快、加工效率高、加工精度高等特點。


    四、HNC-21/22M系統(tǒng)中宏程序的應(yīng)用

     

    例1 在銑床或加工中心上鉆削如圖1所示一70x90x15mm方形零件上的矩形網(wǎng)式群孔。鉆孔直徑¢7mm,孔數(shù)H=24。試編寫其宏程序。
    解:
    工藝設(shè)計 
    ⑴建立工件坐標系,工件左下角為工件坐標系X、Y軸的零點,工件上表面為
    工件坐標系Z軸的零點,機床坐標系偏置值設(shè)置在G54寄存器中。
    ⑵刀具與切削參數(shù)
    選擇¢7mm的麻花鉆,取主軸轉(zhuǎn)速為800r/min,鉆削進給速度為150mm/min;主軸起始位置在零件上方50.0mm,刀具起始切削安全高度為4.0mm,最終加工深度為Z-20.0mm。
        ⑶加工路線(見圖2)

    走刀示意圖

    2、加工程序
    OZW01;                                      文件名
    %0001;                                      主程序號
    N10  T1 M06;                                調(diào)用1號刀
    N20  G17 G90 G21 G54 G94 G40 G49 G80;       工藝加工狀態(tài)設(shè)置
    N30  G43 G00 Z50.0 H01 S800 M03;            刀具長度補償,主軸正轉(zhuǎn)
    N40  X0.0 Y0.0 M07;                         刀具快速移動到工件坐標零點,打開切削液
    N50  #2=20.0;                               將20.0賦值給#2
         #3=10.0;                               將10.0賦值給#3
         #4=1;                                  矩形網(wǎng)式孔群行計數(shù)器置1
         #5=1;                                  矩形網(wǎng)式孔群列計數(shù)器置1
         #30=4.0;                               將行數(shù)4.0賦值給#30
         #31=6.0;                               將列數(shù)6.0賦值給#31
         #32=15.0;                              將角度15.0賦值給#32
         #33=10.0;                              將列孔距10.0賦值給#33
         #34=10.0;                              將行孔距10.0賦值給#34
         #10=-20.0;                             最終加工深度
         #11=4.0;                               安全距離
         #12=150.0;                             切削進給速度
    N60  M98 P1000;                             調(diào)用宏程序
    N70  G00 Z100.0 M09;                        刀具退到工件上表面100mm處,切削液關(guān)閉
    N80  G49;                                   取消刀具長度補償
    N90  X0  Y0 M05;                            刀具退到工件坐標零點,主軸停止
    N100 M30;                                  程序結(jié)束并返回程序起始段

    %1000;                                     宏程序
    N10  WHILE #5LE#31;                        如果#5(孔列計數(shù)值)大于#31(孔列數(shù)),則跳轉(zhuǎn)到N210程序段
    N20  WHILE #4LE#30;                        如果#4(孔行計數(shù)值)大于#30(孔行數(shù)),則跳轉(zhuǎn)到N80程序段
    N30  #101=[#4-1]*#33;                      計算當前孔與個孔的孔中心行間距值
    N40  #102=[#5-1]*#34;                     計算當前孔與個孔的孔中心列間距值
    N50  G01 X[#101*COS[#32*PI/180]+#102*SIN[#32*PI/180]+#2]     
    Y[#102*COS[#32*PI/180]+#101*SIN[#32*PI/180]+#3] F1000;                                    機床移動到當前加工孔中心的X、Y坐標
    N60  G81 Z[-#10] R[#11] F[#12] K0;         調(diào)用固定循環(huán)程序鉆定位孔
    N70  #4=#4+1;                              孔行數(shù)加1
    N80  ENDW;                                 返回循環(huán)體
    N90  #4=#30;                               將孔行數(shù)賦值給變量#4
    N100 WHILE #4GE1;                          如果#4小于1,則跳轉(zhuǎn)到N180程序段
    N110 #101=[#4-1]*#33;                       計算當前孔與個孔的孔中心行間距值
    N120 #102=#5*#34;                           計算當前孔與個孔的孔中心列間距值
    N130 #103=[#31-1]*#34;                     孔中心列間距值計算
    N140 IF ABS[#102] GT ABS[#103];             如果ABS[#102]大于ABS[#103],則跳轉(zhuǎn)到N220程序段
    N150 G01 X[#101*COS[#32*PI/180]+#102*SIN[#32*PI/180]+#2]     
         Y[#102*COS[#32*PI/180]+#101*SIN[#32*PI/180]+#3] F1000;
    機床移動到當前加工孔中心的X、Y坐標
    N160 G81 Z[-#10] R[#11] F[#12] K0;         調(diào)用固定循環(huán)程序鉆定位孔
    N170 #4=#4-1;                              孔行數(shù)減1
    N180 ENDW;                                 返回循環(huán)體
    N190 #5=#5+2;                              孔列數(shù)加2
    N200 #4=1;                                 行計數(shù)器置1
    N210 ENDW;                                 返回循環(huán)體
    N220 ENDIF;
    N230 M99;                                  子程序結(jié)束,并返回主程序

    例2 在銑床或加工中心上鉆削如圖3所示一90x90x15mm方形零件上的圓弧點陣孔群。圓弧點陣孔群零件的圓弧中心坐標為X0=40.0mm,鉆孔直徑¢7mm,弧形半徑I=30.0mm,孔間隔角度D=30°,孔的起始角A=15°,孔數(shù)H=4。試編寫其宏程序。
    解:
    1、 工藝設(shè)計 
    ⑴建立工件坐標系,工件左下角為工件坐標系X、Y軸的零點,工件上表面為
    工件坐標系Z軸的零點,機床坐標系偏置值設(shè)置在G54寄存器中。
    ⑵刀具與切削參數(shù)
    選擇¢7mm的麻花鉆,取主軸轉(zhuǎn)速為800r/min,鉆削進給速度為150mm/min;主軸起始位置在零件上方50.0mm,刀具起始切削安全高度為4.0mm,最終加工深度為Z-20.0mm。
        ⑶加工路線
    采用逆時針位移鉆削方式鉆削圓弧點陣孔群。

    圓弧店陣孔群零件鉆削示意圖

    2、加工程序
    OZW02;                                      文件名
    %0002;                                      主程序號
    N10  T1 M06;                                調(diào)用1號刀
    N20  G17 G90 G21 G54 G94 G40 G49 G80;       工藝加工狀態(tài)設(shè)置
    N30  G43 G00 Z50.0 H01 S800 M03;            刀具長度補償,主軸正轉(zhuǎn)
    N40  X0.0 Y0.0 M07;                         刀具快速移動到工件坐標零點,打開切削液
    N50  #1=40.0;                               圓弧中心的X坐標
         #2=30.0;                               圓弧中心的Y坐標
         #3=30.0;                               圓弧半徑
         #4=15.0;                               孔的起始角
         #5=4.0;                                圓周上孔數(shù)
         #6=30.0;                               均布孔間隔度數(shù)
         #7=-20.0;                              最終加工深度
         #8=4.0;                                安全距離
         #9=150.0;                              切削進給速度
    N60  M98 P2000;                             調(diào)用宏程序
    N70  G00 Z100.0 M09;                        刀具退到工件上表面100mm處,切削液關(guān)閉
    N80  G49;                                   取消刀具長度補償
    N90  X0  Y0 M05;                           刀具退到工件坐標零點,主軸停止
    N100 M30;                                  程序結(jié)束并返回程序起始段

    %2000;                                     宏程序
    N10  #100=1;                               賦孔計數(shù)器初始值
    N20  WHILE #100LE#5;                       如果#100(孔計數(shù)值)大于#5(孔數(shù)),則跳轉(zhuǎn)到N110程序段
    N30  #30=#3*COS[#4*PI/180];                圓弧中心到圓弧上任意孔中心的橫坐標值
    N40  #31=#1+#30;                          圓弧上任意孔中心的工件橫坐標值
    N50  #32=#3*SIN[#4*PI/180];                圓弧中心到圓弧上任意孔中心的縱坐標值
    N60  #33=#2+#32;                          圓弧上任意孔中心的工件縱坐標值
    N70  G90 G00 X[#31] Y[#33] F[#9];          刀具直線插補到圓弧上任意孔中心上方
    N80  G99 G81 Z[#7] R[#8] F[#9] K0;        調(diào)用固定循環(huán)程序鉆孔          
    N90  #100=#100+1;                         孔計數(shù)器加1
    N100 #4=#4+#6;                            孔位置角度疊加一個角度均值
    N110 ENDW;                                返回循環(huán)體
    N120 G80;                                 取消固定循環(huán)
    N130 M99                                   子程序結(jié)束,并返回主程序


    五、結(jié)語

         宏程序在現(xiàn)在的加工中都能用到,而且在加工有規(guī)律的工件時無論是加工速度還是加工精度都比自動編程來得好,手工編程是基本功,任何時候都是必須掌握的。不能落在一邊,要利用起來,不能單純的依賴自動編程,現(xiàn)在的全國數(shù)控大賽只允許手工編程,而且國外的一些數(shù)控相關(guān)的考試都是采用手工編程,不允許使用CAD/CAM 軟件進行編程,可見宏程序是很重要的。能用手工編程的工件盡量用手工編程,我們在平時就應(yīng)該在能用宏程序加工時把宏程序用上,以鍛煉操作者的編程能力,經(jīng)過一定的努力宏程序一定能應(yīng)用得很熟練。

     


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