宏指令编程提高表面加工质量

上海气动

1 引言
1 [* \) u+ p2 C: y2 f- _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：
5 B, _9 j9 s0 o& }* _
7 U; ^0 Y; q; K7 d主程序：
O1 *
6 A- E" x/ q& I/ m& C% k% _9 z……
% x$ P2 ^* L2 b% Y: V. rM98 P250002 *
……
M00 *
子程序：
. h& ^# o2 O3 j2 vO2 *
) }7 \  U/ W2 rG91 G02 X5 R3.5 F100 *
' z2 S8 R% [$ J4 ?7 |G01 X5 Y-5 *
G03 X5 R3.5 *
' `7 P# k8 w9 w! f; _& Y3 IG01 X5 Y5 *
M99 *
% O% p+ n6 a- t9 ?2 问题的提出
! _, |1 W3 H! \& u: d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
消除或减小该切削刀痕的方法，有以下三种。
) C0 n, \% w( n( Q  w  P（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。
, E6 W. z1 c8 Z% r7 v( W（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：
……
# j7 i, B5 x% \- c; G- ZG91 G02 X5 R3.5 F100 *
' w& V" m$ U! m. u( E2 {  F3 a7 KG01 X5 Y-5 *
4 u2 H" x8 m. W# bG03 X5 R3.5 *
! K' ~8 K, a$ u4 ]1 a' i: LG01 X5 Y5 *
G02 X5 R3.5 *
9 S  u& y2 v1 ]) T" W" sG01 X5 Y-5 *
( i' o$ o, \, [" XG03 X5 R3.5 *
8 B6 b4 `; n, j+ I+ ?( }( @- S! e( bG01 X5 Y5 *
: ]2 `) f9 X9 b$ s& U3 kG02 X5 R3.5 *
G01 X5 Y-5 *
% \9 ~+ d0 S; p9 n* c  CG03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
; w# M* Y2 C! z, {) z……
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。
3 n+ k: D4 k' h; P! `（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。
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：
: r1 G* f- f/ l; Q, K; B: W……
, ^3 {1 J" r/ _8 ^5 n3 ^G65 H01 P#100 Q25 *(变量#100=25)
N100 G91 G02 X5 R3.5 F100 *
G01 X5 Y-5 *
# X) D8 n# V  H8 P9 oG03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
2 H6 x6 N1 o; E. p' OG65 H03 P#100 Q#100 R1 * (#100=#100-1)
. P% z1 ^$ T- R+ ]! P: ^/ c( bG65 H81 P-100 Q#100 R0 * (IF #100≠0 G0 T0 N100)
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。
/ J( t- U2 |/ ?7 H) H* `文章关键词： 宏指令编程