賴文輝

進(jìn)行數(shù)控銑削加工之時，選用的加工程序是十分重要的。相較于CAM軟件來說，宏程序的優(yōu)勢更為顯著，其靈活程度較高，而且適應(yīng)性更強。熟練掌握宏編程技術(shù)可以快速高效完成數(shù)控加工程序的編制，提高生產(chǎn)效率，同時也拓展了更為豐富的編程思路。

當(dāng)前加工領(lǐng)域的編程已經(jīng)普遍采用了CAD等軟件來輔助進(jìn)行，程序大多直接利用程序繪制出路徑，然后再利用程序編寫出相關(guān)參數(shù)和控制指令，這樣搭配出的程序控制指令明確、簡介，操作也非常的方便，后期也更容易直接在程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級、優(yōu)化和變更指令。而且機床在執(zhí)行此類程序時，比執(zhí)行CAD/CAM軟件生成的程序更加快捷，反應(yīng)更迅速。數(shù)控機床對于一些形狀復(fù)雜但卻有一定規(guī)律的零件，例如橢圓、拋物線、雙曲線等進(jìn)行加工時，可通過利用數(shù)控原理中數(shù)學(xué)計算，應(yīng)用宏程序進(jìn)行編制程序代碼，可實現(xiàn)準(zhǔn)確的自動加工。

1 宏程序及銑削加工

1.1宏程序概述

當(dāng)前宏程序的快速發(fā)展推動編程領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步，越來越多的程序編寫和指令組合都是通過計算機自動分析完成，在一定程度上降低了人工編程的占比，也降低了人工編程的繁重工作壓力，不過自動化的編程和宏定義需要提前設(shè)計出大量的基礎(chǔ)命令，并且編寫的程序相對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、僵化，很難靈活的進(jìn)行參數(shù)校正與修改，所以還是需要人工編程來相互配合，這樣才能實現(xiàn)各種現(xiàn)實場景的加工程序編寫與控制。而編寫好了基礎(chǔ)的宏程序模塊之后，編程人員在進(jìn)行指令組合與程序編制的時候也更為快捷，很多時候只需要直接調(diào)用所需的模塊即可，然后利用關(guān)聯(lián)指令或者是選擇指令進(jìn)行條件賦值。比如在實際的切削加工過程中，不同的切削路徑其實都可以分解為曲線、直線等路徑，然后曲線有不同的曲率與弧度，這些不同的程序都是可以提前制定好模塊然后利用模塊組合形成切削路徑的，并且還可以設(shè)置不同的切削工具，這樣即可靈活的組合宏程序。

對普通程序進(jìn)行編制時，通常要確保具體數(shù)值具備功能字。比方說，G00Z5即是為5賦予了功能字Z。從宏程序的編程來看，其可以使得變量獲得功能字，簡單來說就是對變量所代表的數(shù)值予以改變，進(jìn)而使得程序功能切實達(dá)成。在進(jìn)行編程的過程中，程序人員必須要對宏指令有切實的了解，但宏程序則不需要強記。對宏程序、普通程序予以比對可知，兩者間的差異是顯著的，從用戶宏程序本體來看，可以使用變量，并對其賦值，而且變量間是能夠運算的，程序能夠?qū)崿F(xiàn)跳轉(zhuǎn)。普通程序則只能夠?qū)⒊Ａ坑枰源_定，卻無法進(jìn)行預(yù)算，這樣一來，程序只可以按照既定順序執(zhí)行，跳轉(zhuǎn)無法完成，這就導(dǎo)致功能的靈活性較低。用戶宏功能能夠使得數(shù)控機床的性能有一定程度的提升，對工件進(jìn)行加工時，將宏程序予以充分應(yīng)用，可使得加工效率提高很多。

1.2銑削加工誤差分析

1.2.1斜面的加工誤差分析

圖1加工斜面殘余高度示意圖

圖1是球頭銑刀加工斜面殘余高度的示意圖，α是加工斜面的傾斜角度，相鄰兩球頭刀的球心分別是B點、C點，兩球頭刀的交界點為A點。球頭刀的加工斜面接觸點為M點、N點，兩球頭刀運行軌跡差為h，也可以稱作為道具的切入深入。通過圖1可以看出：

相鄰刀具在豎直方向的加工高度差為：

通過上面這一公式可以看出，會影響到球面加工殘余高度參數(shù)的因素主要包括有：球頭刀的尺寸大小、加工斜面的傾斜度大小以及兩個刀軌的垂直高度差。在加工的時候，因為道具規(guī)格參數(shù)以及待加工斜面的傾斜度都是特定的數(shù)值，所以，為了保證加工的精度，需要對刀具的高度差進(jìn)行控制，確保加工深度的精準(zhǔn)性。在宏程序編程中，需要充分考慮待加工斜面的實際傾斜度，盡可能選擇型號較大的刀具，從而實現(xiàn)對加工深度以及其他各種加工變量的控制，使產(chǎn)品的加工精度以及加工效率得到進(jìn)一步的提高。

1.2.2圓弧面的加工誤差分析

圖2加工凸圓弧面殘余高度示意圖

圖2是球頭刀加工凸圓弧面殘余高度示意圖，在該圖中，將r作為球頭刀半徑，將R作為待加工球面的半徑，C點以及D點分別是兩個相鄰球頭刀的刀位點，G點是兩個相鄰球頭刀的交叉點，h是兩個相鄰球頭刀的豎直高度差。刀具刀位點以及待加工球面圓心連線豎直方向夾角用α表示，相鄰刀具刀位點與球面圓心連線的夾角則用β表示，h是未加工球面的殘余高度。它們的高度差計算結(jié)果為：

hi=（R+r）[cosα-cos（α+β）]α=φ+iβ，i=0，1，2，3……

通過上面這一公式可以看出，球頭刀的實際規(guī)格大小、球面的實際尺寸以及相鄰刀具刀位點是影響球面加工殘余高度參數(shù)的主要因素，需要重點考慮這些因素。在實際加工時候，R與r是保持不變的，所以，要想實現(xiàn)對待加工球面殘余高度的有效控制，需要對相鄰刀具的刀位點、待加工球面圓心連線夾角的大小進(jìn)行控制。在宏程序編程過程中，需要充分考慮相鄰刀具刀位點以及待加工球面圓心連線夾角，并對其進(jìn)行合理的控制，從而實現(xiàn)程序的順利編制，這樣能夠有效保障產(chǎn)品加工質(zhì)量及加工效率。

1.2.3平底立銑刀加工算法分析

對于平底立銑刀從刀具工藝性和受力情況分析得到，它是環(huán)形銑刀另一種特例，即r1=0（如圖1）。呈螺旋線分布的周邊側(cè)刃加工時各處線速度完全一致，負(fù)荷較均勻，磨損較緩，但底刃磨損較嚴(yán)重，因此在實際加工中要以周邊刃為主切削刃，底刃為副切削刃。就以圓角加工進(jìn)行加工算法研究。

（1）等角度算法：等角度算法是角度α為自變量，圓角加工α的變化范圍為0～90°。

（2）等高算法：等高算法是沿著Z負(fù)向深度等距離分層銑削，深度Z為自變量，變化范圍是-R1～0mm。

2 宏程序在粗精銑孔和銑螺紋等典型特征中的應(yīng)用

在零件加工完成之后，孔的加工以及螺紋加工基本上是所有零件加工都必不可少的，如果是尺寸低于30毫米的孔，在選擇開孔加工方式的時候，可以選擇鉆孔以及鏜孔加工方式。而如果是尺寸大于30毫米的孔，數(shù)控系統(tǒng)則會采用螺旋銑孔加工方式。不過，在采用螺旋銑孔加工方式來進(jìn)行開孔加工的時候，加工余量非常大，需要大量的刀削才能順利完成，同時，程序的編制也比較復(fù)雜，工序較多，容易出現(xiàn)編程錯誤現(xiàn)象。而通過對宏程序的應(yīng)用，可以充分利用宏程序所提供的循環(huán)語句、選擇分支以及自程序調(diào)用語句等功能，來實現(xiàn)對各種變量的有效運算，從而保證變量運算結(jié)果的準(zhǔn)確性，為編程提供準(zhǔn)確的依據(jù)。此外，通過對宏程序的應(yīng)用，還可以有效減少甚至免除數(shù)值計算，可以有效保障編程準(zhǔn)確性以及編程效率，非常符合上述工藝的加工要求。在實際加工的時候，如果切削余量比較大，需要對切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的時候，可以充分利用宏程序，只需要對切削參數(shù)值的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，就可以實現(xiàn)切削余量的減小。如果采用其他方式來生成粗加工程序的話，往往都需要對程序進(jìn)行重新編制，會大幅增加編程量。因此，在遇到上述情況時需要加強對宏程序的應(yīng)用，從而減少程序編制工作量，提高工作效率，使宏程序的優(yōu)勢得到更充分的發(fā)揮。

3 編制宏程序需注意的問題

角度增加與工件加工的質(zhì)量是存在緊密關(guān)聯(lián)的。對宏程序進(jìn)行編制的過程中，必須要對變量種類、變量特性予以重點關(guān)注，不能隨意使用。另外來說，局部變量、系統(tǒng)變量、公共變量之間的區(qū)別是顯著的，三者的不同點主要體現(xiàn)在用途、性質(zhì)等方面。在系統(tǒng)中并沒有對其實際的用途予以規(guī)定，因而廣大用戶在使用時就可依據(jù)切實需要來使用。系統(tǒng)變量與公共變量正好相反，其用途已經(jīng)固定。

4 結(jié)語

綜合上述分析可知，宏程序能夠極大的提升銑削工業(yè)水準(zhǔn)，隨著宏程序得到了有效的應(yīng)用，極大地簡化了零件的計算和編程過程，減少了編程的數(shù)據(jù)量，程序閱讀更為簡便，并能夠依據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)修改，這樣就可滿足規(guī)格、尺寸不一的零件加工。宏程序由于允許使用變量編程，而設(shè)置不同的參數(shù)變量，不僅影響加工的精度，而且還影響著程序的數(shù)據(jù)量和加工的效率。所以必須不斷探索宏程序的應(yīng)用方法及技巧，從而提高宏程序的應(yīng)用效果，進(jìn)而有效的提高數(shù)控銑削加工的質(zhì)量，持續(xù)的推動我國基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展。

（作者單位：福建龍巖技師學(xué)院）