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宏编程在二次曲线轮廓数控车加工中的应用摘要：随着生活水平的提升，人们对事物的美感要求也越来越高，曲线作为最具美感的外形之一，常常成为设计师们设计产品的首选，越来越多的复杂曲线型面部件、产品给数控车加工带来挑战。另外，在近几年的全国各级各类竞赛中应用宏程序加工也屡见不鲜，各校在教学和竞赛培训中，都进行了这方面的培训。本文结合教学及竞赛实践分析了数控车床技术中宏编程和普通编程的特点，详细介绍了宏编程在非圆二次曲线轮廓数控车加工中的应用。关键词：数控车加工非圆二次曲线轮廓宏程序编程中图分类号：TG51文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0053-021非圆二次曲线轮廓的数控车加工编程对非圆二次曲线数控车加工进行编程有两种方式，一是普通编程，由于数控车床一般只有直线插补和弧插补功能，对于非圆二次曲线进行普通编程只能采取用直线段或是圆弧段逐步逼近非圆曲线轮廓的手工数学处理方式，计算量庞大，容易出现失误，处理的时间也比较长，如果采取CAD/CAM数控自动编程，虽然对某个单一的非二次曲线计算精确，时间也快，但却仅仅适用于同一形体，对于类似产品只能重新编程，并且自动编程占用内存较大，对数控系统配置要求较高。二是宏程序编程，采取宏程序手工编程可以避免普通手工编程精度低、自动编程程序占内存较大以及仅单品适用的缺点，由于手工编写的宏程序可以尽量短小并且实用性强，极大拓展了非圆二次曲线轮廓数控车加工的范围与功能。2非圆二次曲线宏程序编程的主要技术特点宏程序编程具有几个非常鲜明的特点，一是编程方式灵活。二是宏程序通用性广。三是使用宏程序编程加工精度高。四是宏程序充分利用了数控系统内部代码，使得程序运行更加高效、精确。3非圆二次曲线宏程序编程的基本步骤（1）将数学坐标转化为工件坐标。由于参数方程使用的是数学坐标，而数控车床系统使用的是工件坐标，当两者不一致时，在进行宏程序编程前要对参数方程进行转化。（2）推导求值公式，并利用已经转化为工件坐标的计算公式建立起数学模型。（3）对自变量进行选定并确定变量的具体范围。非圆曲线中X、Z轴坐标以及角度Φ均可以作为自变量，实际操作中一般选择变化范围大的作为自变量，起始坐标点确定为初始值，坐标的终点为自变量的终止值，在确定自变量之后可以确定因变量，并写出各自的表达式。4非圆二次曲线宏程序编程思路与指令分析4.1基本思路根据曲线轮廓的参数方程y=f（x），并定义其中一个参数值域，从其中一个极限值开始以一定的插补步进距离（例如0.01mm，1°等），逐步向另一个极限值变化，求出曲线任意点的坐标值，通过运用宏程序的参数和转向语句（GOTO）或循环语句（WHILE）进行编程，并用直线插补（G01）或是曲线插补（G02/G03）进行拟合加工。插补步进距离可以根据加工零件的精度来适度确定，在满足加工要求的前提下，尽量选取较大值，因为较高的精度要求会对数控车加工的效率造成不利影响。4.2宏指令编程分析下面以FANUC0i—MATE系统的数控车床椭圆宏程序编程为例进行具体分析。（如图1）XOZ表示编程坐标系，X1O1Z1表示椭圆坐标系，宏程序可以如下表示：NIO#1=a；长半轴赋值。N20#2=b；短半轴赋值。N30#3=z；向变量初始值，椭圆曲线起点至椭圆中心的Z向距离。N40WHILE[#3GEP]DOm；WHILE当型循环，当满足#3大于或等于P时则程序在WHILEDOm和ENDm之间循环，否则跳出循环。P为椭圆曲线终点至椭圆中心点的Z向距离。N50#4=#2/#1*SQRT[#1*#1一#3*#3]；通过椭圆标准方程分解得到，其中的z#3作为参数变量在它的定义域内从曲线起点逐步向曲线终点变化从而求出椭圆任意一个点一榴坐标值。N60G01X[[A±#4]*2]Z[#3-B]F0.15；直线插补G01进行拟合加工，其中A为椭圆中心到编程原点的向距离，[A±#4]2表示直径坐标；B为椭圆中心到编程原点的Z向距离，#3一B为编程的Z坐标。N70#3=#3-0.01；椭圆Z轴以一定的插补步进距离（如0.01mm）。N80ENDm；循环结束。5非圆二次曲线宏程序编程的具体应用非圆曲线加工是数控车加工的难点，但在实际生产中又是最常见的加工形件，本文拟通过几个具体实例，进一步说明宏程序编程的应用。5.1椭圆“X2/72+Z2/100=1”的加工（见图2）（1）加工步骤分析。首先是进行粗加工。粗加工从大到小分层切削，切刀路线如图1所示，粗加工走刀终点坐标需要由参数变量来确定，用两个参数取代长短轴方向长度，接着分析点坐标X、Z与参数之间的关系。设短轴参数为R1，那么X=2*R1，其中R1最大值为6。长轴参数设为R2，则=10*/72，用编程表达式表示为：R2=R1*SQRT（1-），则对应坐标Z=R2-10（实际为负