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数控机床/铣床 |
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数控系统准备功能的扩大设计 |
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作者：中船重工集团公司第717研究所 关毅勇 |
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随着机械设备的不断更新换代，数控机床正在逐步普及，而在机械零件加工中，一般数控机床的系统只具备通用的准备功能(G功能)。如加工一个简单的方腔，要通过程序编辑并经多次反复加工，才能完成这一方腔。如果零件稍复杂，不但加工程序较大，数据多，编程时间长，而且出现错误也不易检查。另外，加工很多形状相似的零件，每次都要重新编程，很费时间。为解决这一问题，可采取编制特种专用程序的方案。如果厂家提供的程序中有固定的程序和重复模式时，可将某一特殊部分作为子程序存放，使程序简化。如果带有宏程序任选功能时，还可以通过系统参数的设定，将编写的宏程序设定成固定循环的G功能。
笔者使用的是XKA738C数控铣床，它采用的是FANUK-0MJ系统(以下简称系统)，配有“用户宏程序B”，它不仅可以对零件进行变量编程，而且可以将宏程序主体通过参数设定成固定循环的G功能。把用一组命令构成的功能象子程序一样存贮在存储器中，将存储的功能用一个命令代表(如G___) ，只根据写入的命令机床就能执行其功能。把存贮的这一组命令叫用户宏程序，代表命令叫用户宏程序命令。
1宏程序主体结构
数控系统中，宏程序结构如图1，系统参数中的程序号厂家已经设定为O9010--O9019，只要用自行确定的G代码调用宏程序主体程序号，就可进行相应形状的加工。通过参数设定，可以选择是否将宏程序显示在屏幕上，为避免程序被错改，最好选择屏蔽，但缺点是加工中光标不会移动，直到此功能结束。另外，其它程序号无法调出此宏程序。用户宏程序主体中间部分是加工过程，通过对其变量赋值，即可进行固定循环加工，程序结束通过M99返回主程序。
图1
2 宏程序主体的编写
宏程序主体中以变量为主，用变量进行运算、转移。其目的不仅要使类似零件集中到一个范围内，而且结构要简洁，符合加工步骤，占用的内存要小。由于软件系统在工作中是采用中断查询控制方式，在需要改变工作状态时，由PIO向CPU提出中断申请，CPU经判断发出相应转移指令，机床再根据指令进行运动。现以圆腔加工为例(如图2)，来考虑宏程序 的设计思路。
图2
1，变量的使用和运算
该系统中，设定自变量I中指定的地址与在用户宏程序主体内使用的变量号一一对应，此变量为系统变量，另外用于计算的公共变量，系统未作规定，可任意使用(除系统变量之外)。变量的运算，要按照系统规定编写，如：
#100=(#110×#102)1/2写成：100=SQRE [#110*#102]
当#100≥5时，转移到N6段，写成IF[#100GE5]GOTO6
2，设计程序思路
系统变量的确定
在圆腔加工中首先要对自变量I中的变量号与自订的G指令中字母对应，它直接影响零件加工的方式。如圆心坐标值X、Y (#24、#25)，圆腔的半径D(#7)，刀具半径R(#18)，加工深度Z(#26)，粗加工次数B(#2)，加工余量K(#6)，每次进刀深度Q(#17)，然后是加工方向A(#1)，安全高度H(#11)，走刀量F(#9)。
圆腔加工流程图及程序
流程图是编制程序的重要步骤，程序是否合理，流程图是关键，它直接影响加工的运行轨迹以及转移的位置是否合理(如图3)。
图3
O9012；
#100=#26-#6；
#101=#9*5；
#102=#7-#6-#18；
#103=#102/#2；
#104=#25+#7-#18；
#105=#5-#18；
G00X#24 Y#25；
G00Z#11；
#106=0；
N100#106=#106+#17；
G01Z-#106 F#9；
IF[#102 EQ 0]GOTO 150；
#107=0；
N110 #106=#107+#103；
#108=#107+#25；
G01 Y#108 F#101；
IF[#1 EQ 1]GOTO 120；
IF[#1 EQ-1] GOTO 130；
N120 G03 X#24 Y#108 IO J-#107；
GOTO 140；
N130 G02 X#24 Y#101 IO J-#107；
N140 IF[#107 LT #102] GOTO 110；
N150 IF[#106 EQ #26] GOTO 160；
G00 Y#25；
IF[#106 LT #100]GOTO 100；
#106=#106+#6-#17；
GOTO 100；
N160 G01Y#104；
G03 X#24 Y#104 IO J-#105；
G00 Z#11；
M99；
将宏程序设定为固定循环的G指令
根据流程图可编写上述宏程序主体，并通过参数将O9012宏程序设定为固定循环的G指令。利用这种方式还可以编写其他G指令，如方腔、均布孔等的加工编程，并用于零件加工。这里通过参数设定宏程序 O9012 为G202，指令形式为：
G202 X—Y—Z—H—Q—K—D—R—B—A—F—
其中B—为每切深一次，圆腔需分n次切削余量。
例：加工f100mm×2mm、f80mm×2mm 两个圆腔，圆心分别距离坐标原点为A(40， 40)、B(-30，70)，铣刀直径16mm，编程如下：
O0012
N1 G54 G90 G40 G17；
N2 S500 M03；
N3 G00 X0 Y0；
N4 Z50；
N5 G202 X 40 Y40 Z2.1 H2 Q1 K0.1 D50 R8 B5 A1 F50；(逆铣A点)
N6 G202 X-30 Y70 Z2.1 H2 Q1 K0.1 D40 R8 B3 A-1 F50 ；(顺铣B点)
N7 G00 Z50；
N8 G00 X0 Y0；
N9 M30；
3 结语
通过对机械加工中类似零件的编程，并固化为固定循环指令，不仅使编程的效率有很大提高，而且还可以避免编程繁琐出现计算上的错误。另外，这些G功能的开发应用，节省了向技术提供厂家重新购买类似功能的一大笔资金。(end)
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(11/28/2004) |
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