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：
0 S5 b* ?1 C7 U) U
9 S; K) A; Y) o! f& l主程序：
O1 *
……
% O+ M9 w9 V3 @3 ~  R  Q; BM98 P250002 *
……
M00 *
' l% \- g& R% ?: j' C子程序：
/ V- P5 Y( d/ R$ RO2 *
G91 G02 X5 R3.5 F100 *
3 U& i, V$ i8 jG01 X5 Y-5 *
% ^, g, g8 n! Z. G& v0 s# @! I6 J6 ^G03 X5 R3.5 *
1 R* n4 B9 w5 \5 K/ `G01 X5 Y5 *
8 u0 o) K/ f, E5 r+ ^7 e( P$ ZM99 *
; W/ N" d# |7 R% L2 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
消除或减小该切削刀痕的方法，有以下三种。
7 B1 o3 X4 f% l# X8 a（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。
（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：
……
! q" B) c) V/ H% _G91 G02 X5 R3.5 F100 *
9 q  I  J1 M9 ~9 y6 T: @' xG01 X5 Y-5 *
4 k* C1 y5 V* B6 D: o& K5 AG03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
G02 X5 R3.5 *
. u" d; _  d" I% c7 \; xG01 X5 Y-5 *
G03 X5 R3.5 *
) W% y3 e- [4 F0 nG01 X5 Y5 *
# F! i% ~2 K5 O7 ^G02 X5 R3.5 *
G01 X5 Y-5 *
G03 X5 R3.5 *
* A  X: X/ J3 g7 m- M/ [- AG01 X5 Y5 *
9 _1 ^& U0 |- ^6 L  V% w……
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。
# a; `- a! b7 T3 m' ~$ W4 S0 D（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：
+ h1 R4 T' e1 p. p……
G65 H01 P#100 Q25 *(变量#100=25)
N100 G91 G02 X5 R3.5 F100 *
$ p- g+ y: N% V) q; j- }9 i0 lG01 X5 Y-5 *
G03 X5 R3.5 *
& Q9 q- ]! L. {' U- o2 O4 sG01 X5 Y5 *
G65 H03 P#100 Q#100 R1 * (#100=#100-1)
1 c4 n9 ?, E; e) g5 bG65 H81 P-100 Q#100 R0 * (IF #100≠0 G0 T0 N100)
2 ~0 t/ k4 P% W" y# L! @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。
* J0 T. C2 G& K+ X" j% c$ }$ t文章关键词： 宏指令编程