宏指令编程提高表面加工质量

上海气动

1 引言
, j( M& B1 W) R: o8 p2 L数控铣削加工中，常常要铣削一些周期性循环曲面或曲线，如波浪线等。一般都是编制一个循环周期的加工程序作为子程序，而整个曲面或曲线的程序是利用多次调用该子程序来进行编制的。例如，图中所示波浪线的铣削加工程序如下：
6 D* _! V& x4 `" W; b. U# D
主程序：
& ?8 s: b. I5 L# [4 v1 A: fO1 *
……
5 f! K5 e' ]0 v( o/ WM98 P250002 *
7 M+ h  C: ]5 s6 E8 L, o……
M00 *
- I! L4 X! e5 W' ^) M子程序：
+ n  X* f4 B3 ~" X4 s0 V; o6 XO2 *
0 Q8 y5 g" ^) ~G91 G02 X5 R3.5 F100 *
8 Y* V* K8 ~# wG01 X5 Y-5 *
0 E5 B, P" s: t# n8 a0 k- @( M8 nG03 X5 R3.5 *
, C- S, V4 L0 S0 fG01 X5 Y5 *
5 Q; k+ f" O# N0 R& K8 iM99 *
; P+ ]# q& }1 N2 问题的提出
由上面的程序可见，这种编程方法非常简单，所以编程人员一般都采用这种方法编制程序。但是在NT—J320A型数控铣床上加工该曲线时，我们发现曲线上各周期间的相交点A处都有一明显的刀痕，根本达不到所要求的表面质量。是什么原因造成了这样的刀痕呢，经过仔细观察发现，每当加工到各周期的相交点A时，机床都有一明显的停顿，而在其他的位置，机床都以100mm/min的进给速度进行加工。正是由于进给速度的突然变化，才造成了A处的加工刀痕。而这个停顿是因为在子程序调用过程中，每当一个周期完成后遇到M99指令时，数控系统要进行大量的计算、比较、判断和转移等内部操作。由于NT—J320A型数控铣床采用FANUC—3M系统(十几年前的产品)，运算速度较慢，所以执行M99指令所需要的时间较长，造成了加工过程中的停顿。
3 解决方法
  F3 @$ y. D5 K  D8 l$ }' x5 B消除或减小该切削刀痕的方法，有以下三种。
! W8 Y7 ~! N/ x; W（1）降低进给速度 仍采用上面的子程序调用程序，也就是说在执行M99指令时，停顿仍存在。但是由于进给速度降低了，进给速度的变化就相对减小了，因此A点的刀痕也就减小了。实验证明，当进给速度降低到20mm/min以下时，刀痕几乎看不出来，可以达到加工要求，但加工效率却下降到1/5。显然这不是最好的方法。
! g9 F+ A: _& _! V; H（2）逐段编程 不采用子程序调用方法编程，而是对整个曲线进行逐段编程，程序如下：
……
; A- ?' e3 B7 ?/ |G91 G02 X5 R3.5 F100 *
G01 X5 Y-5 *
G03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
3 H4 S2 i9 p0 E4 k# j% s- zG02 X5 R3.5 *
0 G. g5 F( |0 K- ]- k; v$ |1 O4 W) kG01 X5 Y-5 *
2 E; U$ o0 x& H4 UG03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
G02 X5 R3.5 *
G01 X5 Y-5 *
8 t: K) I3 h+ L+ mG03 X5 R3.5 *
  w! c' \' N& V6 r' TG01 X5 Y5 *
……
" b. F7 _; M+ J6 \; b6 E6 `8 a& F即将O2子程序重复25次，全部编到程序中去。这样可以完全消除停顿。但程序的长度是第一种方法的25倍，若曲线的循环次数再多，假设为50次，则程序长度将是第一种方法的50倍。这样不但会增加编程工作量，而且还可能超出系统的内存容量，显然这也不是令人满意的解决办法。
+ \* D, L! Q9 ?+ r（3）宏指令编程 如同大多数系统一样FANUC-3M系统除了具有大量的基本数控指令之外，还为用户提供了宏指令。系统中利用宏指令登录的程序称为用户宏程序。在宏程序中，除通常的NC指令外，还可以使用变量、运算、判断和转移等宏指令。
+ L& i9 F4 O) c3 G  m' U' A若上面的曲线采用宏指令进行编程，则可以得到如下的程序：
, b$ o* O( B' }' G& A; E……
G65 H01 P#100 Q25 *(变量#100=25)
, y- z, n" A  T1 GN100 G91 G02 X5 R3.5 F100 *
1 O$ B& V9 l" m6 o1 W) h& G9 cG01 X5 Y-5 *
G03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
" }! h3 G6 a- w2 R4 ZG65 H03 P#100 Q#100 R1 * (#100=#100-1)
G65 H81 P-100 Q#100 R0 * (IF #100≠0 G0 T0 N100)
3 j8 e; |1 J; F# y  w# R实际加工表明，采用这种方法编程， A点看不出任何加工刀痕，完全达到了表面质量要求。而且从上面的程序可以看出，该程序很短，编程工作量很小。另外若改变变量#100的最初定义值，就可以改变曲线的循环次数，非常方便。显然，这种方法在周期性循环曲线的数控加工中，是一种比较完美的编程方法。
文章关键词： 宏指令编程