華中數(shù)控車削系統(tǒng)拋物線宏程序編制實例解析

華中數(shù)控車削系統(tǒng)拋物線宏程序編制實例解析應(yīng)用宏程序變量編程加工可以用函數(shù)公式來描述工件的輪廓或曲面，是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一個重要的新功能和新方法，也是數(shù)控生產(chǎn)加工及數(shù)控技能競賽的主要知識點之一。本文以華中世紀(jì)星HNC-21T數(shù)控車削系統(tǒng)為平臺，介紹拋物線宏程序的編制方法，通過實例研究宏程序編程的關(guān)鍵技術(shù)，實例程序可作為模板推廣使用。在數(shù)控車床中，加工對象主要為各種類型的回轉(zhuǎn)面，其中對于圓柱面、錐面、圓弧面和球面等的加工，可以利用直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)指令完成，而對于橢圓、拋物線等一些非圓曲線構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體，加工起來具有一定的難度。數(shù)控系統(tǒng)本身提供的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)不能直接用于非圓曲線回轉(zhuǎn)面的加工，因此，在數(shù)控機(jī)床上對橢圓、拋物線的加工大多采用小段直線或者小段圓弧逼近的方法來編制加工程序。在本文中選用華中世紀(jì)星HNC-21T數(shù)控車削系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)和技能大賽訓(xùn)練對車削拋物線輪廓的宏程序的編制方法進(jìn)行探討，希望各位讀者能多提寶貴意見。一、華中宏程序的介紹使用變量編制可進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，并能控制程序段流向的程序，稱為用戶宏程序。在數(shù)控車削中，使用用戶宏程序可方便地實現(xiàn)二次曲線（橢圓、拋物線等）的二維編程加工、孔口倒角編程加工等，可簡化程序，提高編程效率，最大限度地發(fā)揮手工編程的優(yōu)勢。華中世紀(jì)星HNC-21T數(shù)控車削系統(tǒng)為用戶配備了強(qiáng)有力的類似于高級語言的宏程序功能，用戶可以使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)的混合運(yùn)算，此外宏程序還提供了循環(huán)語句、分支語句和子程序調(diào)用語句，利于編制各種復(fù)雜的零件加工程序，減少乃至免除手工編程時進(jìn)行繁瑣的數(shù)值計算，以及精簡程序量。常用的語句有以下兩種。（1） 條件判別語句IF，ELSEo①IF條件表達(dá)式…ELSE...ENDIF;②IF條件表達(dá)式…ENDIFo（2） 循環(huán)語句WHILE：WHILE條件表達(dá)式...ENDW。本文實例采用WHILE語句編程。二、公式曲線宏程序編制的基本步驟宏程序在實際編制過程中，根據(jù)編程者的實踐經(jīng)驗、知識儲備及習(xí)慣等因素會略有不同，本文提供的宏程序編制基本步驟供讀者參考學(xué)習(xí)。（1）根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)方程選定自變量并確定變量范圍。1） 公式曲線中的X和Z坐標(biāo)均可以選定為自變量，一般我們選擇變化范圍較大的一個。2） 根據(jù)表達(dá)式方便情況來選定X或Z為自變量。如圖1所示，公式曲線表達(dá)式為Z=-X2/12，將X選為自變量比較合適。如選Z還需要表達(dá)式變換，二次開方表達(dá)不太方便。3）自變量選定以后，我們還要確定其變量的范圍值。圖1自變量為X，半徑變化值從6到12，其他實例變量值的選取再做具體分析。（2） 根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)方程確定因變量相對于自變量的表達(dá)式。圖1中，拋物線在工件坐標(biāo)系中的標(biāo)準(zhǔn)方程表達(dá)式為:Z=-X2/12,自變量為X，因變量為Z，則Z的表達(dá)式為：Z=-X2/12，正負(fù)號的選取與拋物線凸凹有關(guān)。（3） 根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)方程確定相對于工件坐標(biāo)系的偏移量。在實際加工過程中，我們遇到的公式曲線位置存在多種形式，如公式曲線的中心點與工件坐標(biāo)系原點重合、公式曲線的中心點與Z軸或X軸重合、公式曲線的中心點在工件坐標(biāo)系中的任意位置以及公式曲線的凸凹形狀等，這就要求我們在編輯程序的時候考慮曲線中心點與工件坐標(biāo)系的相對位置關(guān)系。在圖1中，拋物線Z向中心點相對于工件坐標(biāo)系零點偏移量為正向3，在程序段“G01X[2*#1]Z[3+#2]”體現(xiàn)出Z向的偏移量。對于其他中心點位置曲線參看實例分析。（4） 編制程序。相關(guān)的表達(dá)式和變量因素值已經(jīng)確定，我們準(zhǔn)備編制程序。車床回轉(zhuǎn)體類零件加工存在大的毛坯余量，我們采用G71循環(huán)指令與宏程序嵌套完成曲面加工。三、公式曲線宏程序編程的具體應(yīng)用實例解析1.Z向偏移凸拋物線零件加工%0001N10G90G94N20T0101M03S800N30G00X80Z80N40X31Z3N50G71U1.5R1P90Q200X0.5Z0.1F200N60G00X80Z80N70M03S1500F100N80G42G00X31Z3N90G01X12N100Z0N110#1=6;X向起始點半徑值N120#2=-3;Z向起始點（相對于拋物線頂點）N130WHILE#1LE12;判斷是否走到X向終點（相對于拋物線中心的數(shù)值）N140G01X[2*#1]Z[3+#2];直線插補(bǔ)，逼近拋物線輪廓（此處要考慮中心點的偏移量）N150#2=-[#1*#1]/12;因變量Z向值N160#1=#1+0.1;步距0.1，即Z值遞減量為0.1，此值過大影響形狀精度，過小加重系統(tǒng)運(yùn)算負(fù)擔(dān)，應(yīng)在滿足形狀精度的前提下盡可能取大值N170ENDWN180G01Z-40N190G01X30N200Z-50N210G40G00X80Z80N220M05N230M30采用VNUC數(shù)控仿真軟件模擬加工，結(jié)果如圖2所示。上述實例我們在前面已做簡要分析，下面擴(kuò)展實例可供大家交流學(xué)習(xí)。2.X、Z向均有偏移凹拋物線零件加工如圖3所示，該零件在編程時，我們可以套用實例1的編程格式，兩者區(qū)別在于拋物線形狀的凸凹、中心點的偏移位置及變量起止點的計算。#1=12.5;X向起始點半徑值（根據(jù)拋物線中心點及開口方向計算得到）#2=15.626;Z向起始點（相對于拋物線頂點）WHILE#1GE4；判斷是否走到X向終點（相對于拋物線中心的數(shù)值）G01X[40-2*[#1]]Z[#2-25.626];直線插補(bǔ)，逼