浅谈数控加工中数控程序的简化

浅谈数控加工中数控程序的简化

沈剑峰

盐城机电高等职业技术学校 江苏盐城  224002

摘要:数控程序的编制可以分为手工编程和软件自动编程。手工编程首先要分析图样和技术要求，确定装夹方式、加工基准、工步次序以及刀具切削参数的工艺数据，图纸加工尺寸计算，此外，程序的编写校对均是由人工完成的编程方法。适用于形状简单、计算简单以及工序简单的工件加工，它的特点是程序的可读性比较好 , 且加工后的刀具路径均匀，适用于大批量生产的产品中。自动编程用自动编程软件生成零件图形和给定加工参数，软件自动生成加工程序。适用于单件小批量的形状复杂且难于计算手工编程困难的零件。

关键词：数控；编程；子程序；宏

随着数控机床的普及，对于许多类型的产品，数控加工或多或少地被使用。数控机床的优点是加工精度高、生产效率高、产品质量稳定、加工操作过程灵活、加工速度快、性能好。但在实际加工中，为了更好地发挥数控车床的加工性能，更好地实现高精度零件加工的目标，只有正确认识和利用影响数控机床加工精度的各种因素，寻找实用的测试误差抑制技术，才能更好地发挥数控机床的作用，提高零件加工质量。

1 子程序使用的目的与作用

子程序的使用可以减少程序段重复编程、编程的效率能够大幅提高，编程出错率也得到有效的降低。在生产过程中，主程序可以调用子程序，同时子程序也可以调用下一级子程序。主程序结束指令后建立子程序，该过程是一个固定循环过程，子程序更进一步的作用，如示例 2 多个零件的子程序，如在机床工作台上安装 6 个虎钳，每个虎钳会使用一个新的 X、Y 零值。在程序中，它们可以被调用为 G54 至 G59。机床将告知每一个虎钳的工作台位置。通过使用一个边缘探测器或者指示器，就可以确定每一个工件的零点。使用工作坐标系补偿页面内的部件零设置键，以记录每一个 X、Y 位置，一旦每个虎钳的 X、Y 零位处于补偿页面，就可以开始编程。

2 确认工件加工的工艺方案

第一，先粗后精。涉及切削加工过程，出于提高工件质量的考虑，必须保证加工工序的合理性。多数情况下会对精加工之前的加工余量进行精简，其目的在于确保加工余量匹配精加工的要求。完成加工工序的合理设计之后，首要任务是完成换刀操作，依次完成半精加工和精加工操作。半精加工的主要目的是对余量均匀性进行调整，为精加工的顺利展开奠定基础。第二，先近后远。主要是依据加工部位完成对刀点距离的确认，遵循由近及远的加工原则，如此操作的主要原因是缩短刀具移动距离，避免过多的空行程。车削加工顺序应当遵循由远及近，这种加工顺序能够保证毛坯件的刚性。第三，遵循先内后外的加工顺序。主要适用于需要内外表面均进行加工的零件。关于加工方案的制定，要考虑内型和内腔的设计，随后逐步延伸到外表面的加工，目的在于保证工件尺寸和形状的精准性，同时也有利于加工过程中切屑的清除。

3 宏程序的变量

宏程序使手工编写公式曲线轮廓加工程序成为可能，使程序更加简洁、通用。宏程序作为数控编程指令的重要补充，具有计算机高级语言的特点。可以完成一般编程指令无法完成的功能，实现参数化编程。同时，FANUC CNC系统还提供简化的编程指令，如坐标系平移、旋转和子程序。在编译各种复杂零件加工程序时，使用简化的编程指令可以减少复杂的数值计算。以一组子程序的形式存储变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序。调用宏程序的指令称为“用户宏程序指令”，或“宏程序调用指令”。通常，宏指令通常作为子程序放在内存中。如果主程序需要调用子程序指令来使用，宏程序可以实现变量操作、判断和条件替换，使程序更加灵活方便。在传统的主程序和子程序中，一个特定的值总是分配给一个地址。为了使程序更通用、更灵活，在宏程序中设置变量，也就是说，变量被分配到一个地址。在宏程序中，可以根据实际需要设置多个变量来判断与符号的关系。变量一般分为零变量、局部变量、全局变量和系统变量。（1）全局变量是指在主程序和主程序调用的每个用户宏程序中有效的变量。（2）局部变量只能在宏程序内部用于保存数据，如操作结果。当电源关闭时，局部变量被清除，当宏程序被调用时，调用参数被分配给局部变量。（3）系统变量是用于系统固定用途的变量，可供任何程序使用。有些是只读变量，有些可以赋值或修改。

4 铣床的电力拖动形式及控制

铣床的铣刀旋转运动由一台三相笼型异步电动机拖动，由于电机的容量一般小于7.5KW，所以起动方式为直接起动，根据零件加工方的需要，针对不同的工艺要求，需要铣床能够进行顺铣和逆铣，这样就要求刀具旋转电动机实现正转和反转。铣削的加工是按批量进行，往往是一批工件需要顺铣，而另一批次可能需要逆铣，方向变换不频繁，控制主轴方向变换大多选用转换开关来实现主轴(铣刀旋转)电动机的正转和反转。铣刀的切削的不连续性，机械传动系统发生振动的几率很大，为了提高加工精度，为了减小振动，在主轴上装有飞轮，但在完成切削加工后，停车时间过长，为了缩短停车时间，提高生产效率，要求主轴在停车时有电气制动。

5 插补累计误差的控制

①应尽可能采用绝对编程。绝对编程以一个固定点（或编程中的坐标原点）为设计依据，以每个部分的过程和整个操作过程为设计依据。增量模型的编程以前一点为基准，当多个程序连续执行时，必然会出现累积误差。②在加工操作过程中，如果采用返回基准点指令，其目的是完成减少加工误差的操作。当操纵器返回参考点时，应清除所有坐标。这将有助于消除传统数控系统运行所造成的累积进度误差。在实际加工过程中，返回参考点更换刀具是一种完美的方法。③当数控系统在机床上加工非圆曲线时，数控系统要求的变量编程和功能应优先考虑规则性较小的非圆曲线。其他非圆曲线通常由CAM软件自动编程。常用的拟合方法有误差法，如等间距法、等弦长法和误差法，而等误差法是用来尽可能地跟踪和拟合它们的。综合形状和特征后，采用等弦长法进行轨迹拟合，可以有效地控制精度和加工误差。

6 确认工件加工部位和内容

正确的加工工序是保证工艺生产质量的关键，同时也影响着数控车床和其他生产作业工序之间的衔接顺畅性。通常零件的工程图只会针对工件的具体形状、大小进行标识，而涉及毛坯材料并未给出明确的要求。因此在数控车床编程过程中，需要针对材料的规格、大小、形状以及热处理的情况进行详细分析。这是因为工件的工程图纸、内容、材料、数据等都属于原始信息范畴，而对这些信息的准确把控直接决定着规划设计的最终质量，同时也影响着数控车床的加工表现。除了上述信息之外，还需要关注工件原始信息之外的一些要求，例如在进行加工之前的形状、尺寸或锻件等参数。这是因为在完成上一道工序之后，上一道工序的基准面基准孔会对加工部位的形状、尺寸产生一定的影响，而这些数据信息是保证各加工工序之间顺利衔接的关键。

结束语

综上所述，在加工一些形状规则，没有曲面的零件时，手工编程要优于自动编程，可缩短编程时间，刀具路径较规则，没有多余的走刀路径，可以得到想要得到的走刀路径，加工后的表面规整。在编程过程中，合理的应用子程序和宏语言，可缩短编程时间和阅读程序时间，达到提高工作效率的目的。

参考文献

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[4] 吴新淼.基于直线逼近的曲线插补算法研究[J].机械工程师，2015（8）：72-73.