宏指令编程提高表面加工质量

上海气动

1 引言
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：
3 x7 x4 V. O5 ^1 Y- {# ^9 K4 `/ x
- E. \. U5 Z" j; X主程序：
' n9 y# U0 Z) E; D2 iO1 *
2 Q4 N! V* d' \……
4 p( i+ O8 w; R0 `0 p' AM98 P250002 *
! Z) X/ z; y# t2 ~  n) Q3 i……
M00 *
子程序：
7 a1 E# Y" [  k$ W9 E1 H& S- w: PO2 *
1 v0 B) T0 V3 H5 v* b! eG91 G02 X5 R3.5 F100 *
0 x& h" \; x3 P% J4 C* QG01 X5 Y-5 *
2 _. r3 L1 F; [" e; rG03 X5 R3.5 *
* H4 s' M5 M! Y5 ~$ rG01 X5 Y5 *
M99 *
5 R3 P1 u. G2 o2 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
8 v: Z: h- h2 `消除或减小该切削刀痕的方法，有以下三种。
（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。
) ^+ L6 A# R: H2 H- w9 _, T（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：
: O9 E, x% ^, a7 v0 F……
G91 G02 X5 R3.5 F100 *
G01 X5 Y-5 *
G03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
G02 X5 R3.5 *
G01 X5 Y-5 *
7 K  q0 f$ ]) H' SG03 X5 R3.5 *
" ~; o  B9 U; x1 H, EG01 X5 Y5 *
/ P6 b& ?# U7 g2 n* X( ZG02 X5 R3.5 *
4 t# ^& M/ M% T, iG01 X5 Y-5 *
. {; A6 O" @$ G" xG03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
……
/ A7 @; }2 H3 n2 H( ^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。
8 l" D4 u  t0 {& f" k- k. `; a（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。
5 W+ D$ O: \2 r* v8 M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：
……
G65 H01 P#100 Q25 *(变量#100=25)
N100 G91 G02 X5 R3.5 F100 *
6 j4 S% W. ?8 w: A) IG01 X5 Y-5 *
0 N! U% z) G  r$ tG03 X5 R3.5 *
# g3 Z0 T7 n7 \6 q% ^, @0 b4 ]9 ZG01 X5 Y5 *
G65 H03 P#100 Q#100 R1 * (#100=#100-1)
G65 H81 P-100 Q#100 R0 * (IF #100≠0 G0 T0 N100)
# f  B. L( Z, w+ U; T9 I( a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。
3 A; i1 G( N& z8 N文章关键词： 宏指令编程