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：
6 y  P3 T/ E* y
; P  K7 `1 s8 t1 Y; Y3 Z) P! ~1 `, A主程序：
; @! Z8 O% u$ ]4 m! eO1 *
……
M98 P250002 *
……
% t( ^" N" u6 W4 P& oM00 *
子程序：
O2 *
# k" `" _, _, G( ?4 X& PG91 G02 X5 R3.5 F100 *
G01 X5 Y-5 *
$ c8 G5 X' T* KG03 X5 R3.5 *
( v' t* V# u5 h$ {& @# `- pG01 X5 Y5 *
7 K5 T5 \! {! |M99 *
- h8 y0 [7 W  L4 B- \2 问题的提出
" a# I" @1 g/ f. P7 x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。
' u6 V$ ~% A3 r) K: F# s! _; a4 ^3 解决方法
6 F! ?+ L5 j6 q+ ?# c消除或减小该切削刀痕的方法，有以下三种。
! V9 ]' ]$ ^# x（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：
……
2 T! h' q8 N& P3 t4 j6 P. m/ f  xG91 G02 X5 R3.5 F100 *
G01 X5 Y-5 *
' c1 P  V+ ~5 C$ l7 z7 h+ A( EG03 X5 R3.5 *
# W! [/ q" ^; X6 i1 d* k/ I3 \8 s! VG01 X5 Y5 *
$ o) P' q2 k0 l8 L5 g8 S7 _; Q6 k+ lG02 X5 R3.5 *
G01 X5 Y-5 *
& b6 d2 p! r! z7 I( rG03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
) W! d& f+ C' Z' U2 G" I  q( `G02 X5 R3.5 *
G01 X5 Y-5 *
! {) w" L( l0 [- @0 H, w) a0 b) VG03 X5 R3.5 *
! l/ Q+ R: w% H2 `# H4 QG01 X5 Y5 *
; M4 \; |& \% a* d1 F( M* ^……
) i) ~% U5 c, m) ~( n0 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）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。
/ [2 {' a3 E, C+ ]; b8 Z2 C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：
……
, w7 R+ L3 T1 e, K7 a6 _! J5 pG65 H01 P#100 Q25 *(变量#100=25)
/ Q; k  Q8 M7 g+ W  u. u$ l% BN100 G91 G02 X5 R3.5 F100 *
2 M9 t9 m; Z$ W# cG01 X5 Y-5 *
& r1 _9 G0 u6 P& gG03 X5 R3.5 *
G01 X5 Y5 *
  A/ I/ b2 ~+ [2 O$ v& }/ l) ]/ FG65 H03 P#100 Q#100 R1 * (#100=#100-1)
G65 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。
4 o* `7 J- m, r+ V5 ?文章关键词： 宏指令编程