摘 要 宏程序作为数控系统的特殊的高级功能指令，可实现工件特殊轮廓的编程或构成灵活的功能块。文章通过对形状要求特殊轮廓轴的加工过程分析，最终采用宏程序编程的解决方案，实现了高效、高质量的加工。

关键词 节流芯轴；手工编程；宏程序

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0117-02

在液压设备中，很多芯轴的形状要与流体力学计算的结果相符，即要得到流线轮廓的芯轴。以前流线轮廓的轴，一般在普通车床上加工，采用近似逼近的方法或者仿形加工，但因形状的精度低而且轴的表面精度也很难保证，导致节流轴部分的工作不理想。图1示的节流芯轴就是根据流体力学的计算得到的，要求轴的圆弧段是非线性的，而且表面质量要求很高。

图1 节流芯轴零件图

用普通车床加工的芯轴，在液压机工作的过程中，个别会出现轻微的噪声，严重的会出现缸的蠕动。经过分析，主要原因是轴的表面轮廓和表面质量不能达到理想的要求所导致，或者轴在定位时出现偏心，以上两者都是在加工过程中产生的加工误差，所以提高芯轴零件的质量是迫在眉睫的。

1 解决

数控车床在加工常见的零件轮廓时，加工直线可利用数控车床具有的直线插补指令、圆弧可利用圆弧插补指令实现，这种能力是普通车床不具备的。在数控车床编程的方法有两种：手动编程和自动编程，这两种编程方法因特点各不相同，应用也不同。自动编程方法，是在计算机上用可以建立模型的CAM软件建立零件模型，并做好走刀路线和工艺参数确定，计算机按设定的工艺过程进行数值计算，自动生成零件加工程序，最后利用CAM 的后处理功能生出数控机床能读取的G代码程序，通过通讯接口将程序直接送到数控系统，控制机床进行加工。手动编程是包括分析零件图纸、制订加工工艺、运算刀具轨迹，编写零件加工程序等过程都是由人完成的。

在编制节流芯轴的程序的过程中，在生成流线轮廓线时，发现CAM软件包括UG、SolidrWorks等生成的轮廓的直径尺寸不能满足设计要求，最大的直径尺寸和理论计算值相差0.5 mm。只有采用手动编程，在手动编程中，功能灵活而且强大的宏程序是生产厂商为满足用户的特殊需要而设计的，宏程序是用类似计算机高级语言（如C语言）可以进行变量赋值、算术运算、逻辑运算和函数混合运算的程序编写形式，并含有循环、判断、分支和子程序调用的功能指令，以满足各种复杂的零件加工程序编程的需要。

2 编程思路

在零件的编程时，关键是流线段的实现，其编程时根据微分原理，即先在零件轮廓曲线的起点和终点之间按一定微小距离进行等分处理，再求出与Z轴对应的流线X轴的坐标，两个相邻的流线点之间用直线插补近似加工出零件轮廓，用循环语句实现工件加工。即在规定编程误差范围内用一系列光滑连接的直线段或圆弧段分割逼近给定的曲线，使得逼近误差在规定范围内，利用高级语言中的循环程序的设计方法，编制出零件的加工程序。

具体实现方法流线段拟用等间距直线逼近法，以z值间距为循环变量，由标准方程求；利用直线插补处理；将两个间距点之间利用直线插补来代替流线。因等分点间距很小，流线拟合精度提高。

在编程时，应强调的时：在确定Z轴的数据点时，等分点越多，拟合的精度越高，加工的精度越高，但是加工的时间会相应增多。

3 程序清单

在加工时采用广数数控机床980TDB加工，编程分为三段，T0404刀具为粗加工零件的外轮廓段，在加工完成后用宏程序编程加工流线轮廓段；T0101加工零件的螺纹段；T0202加工零件的密封槽段。下面是加工源程序。

O9900

T0404

M08

G98

S600M03

G0G42X200

Z1.0

X36

G01X36F100

G71 U1.0R0.5

G71P10Q20F100

N10 G1X13.8

X15.8Z-1.0

Z-27

X17.98

X19.98W-1

Z-37

X28.98W-0.5

Z-134

X36W-3

N20Z-150

G0Z-150

X31

G71U1.0R0.5

G71U1.0R0.5

G71P30Q40U0.1W0.05F150S600

N30 G1X30F50S900

Z-40

X29.97

#1=0.0

WHILE[#1 LE 100] DO 1

#2=SQRT#1

#3=2*SQRT[225-3.12*#2]

G1 X[#3] Z-[#1+40] F50.0

#1=#1+0.01

END1

N40 W-3

T0505

G70 P30 Q40

G01 X40

G00X200Z100

T0101

M30S300

G0 Z1.0

X17.0

G76P041060Q10R0.01

G76X13.4Z-26P1299Q600F2.0

G0X200

Z10

T0202

G00X40Z1

M03S400

G0X21Z-33

G01X16.01F30

G04X1

G00X21

G00X200Z10

M05M09

M30

%

4 结束语

1）在处理特殊轮廓的自动编程时，要校核CAM软件的精度，以确保加工质量。

2）宏程序编写的基础是建立正确的数学模型，合理选定自变量并正确写出因变量表达式是编程的关键，并合理使用循环语句来达到往复加工轮廓。

3）直线拟合时要注意坐标处理，坐标原点的位置不同，循环的方式不同，在编程时要掌握好坐标的转换。

4）对于等分距离的长度要合理选择，粗加工可取大值，以提高粗加工效率；在精加工时为保证精度应取较小值。

5）安装数控加工后的芯轴的液压机的工作平稳，而且数控加工零件的生产效率大大提高。

参考文献

[1]涂志彪，赵晓运.浅析曲面图形数控加工宏程序编程与CAM编程[J].电子测试，2013（5）：78-79.

[2]盛利强.数控车非圆曲线轮廓的加工—宏程序编程思路[J].机械研究与应用，2009（3）：71-72.

[3]赵太平.数控车削编程与加工技术[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[4]黄启红.宏程序在非圆曲线类零件车削加工中的应用[J].制造业自动化，2011（5）：49-51.

作者简介

王晓东（1964-），男，辽宁岫岩县人，副教授，本科，硕士学位，研究方向：机械电子工程。endprint

摘 要 宏程序作为数控系统的特殊的高级功能指令，可实现工件特殊轮廓的编程或构成灵活的功能块。文章通过对形状要求特殊轮廓轴的加工过程分析，最终采用宏程序编程的解决方案，实现了高效、高质量的加工。

关键词 节流芯轴；手工编程；宏程序

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0117-02

在液压设备中，很多芯轴的形状要与流体力学计算的结果相符，即要得到流线轮廓的芯轴。以前流线轮廓的轴，一般在普通车床上加工，采用近似逼近的方法或者仿形加工，但因形状的精度低而且轴的表面精度也很难保证，导致节流轴部分的工作不理想。图1示的节流芯轴就是根据流体力学的计算得到的，要求轴的圆弧段是非线性的，而且表面质量要求很高。

图1 节流芯轴零件图

用普通车床加工的芯轴，在液压机工作的过程中，个别会出现轻微的噪声，严重的会出现缸的蠕动。经过分析，主要原因是轴的表面轮廓和表面质量不能达到理想的要求所导致，或者轴在定位时出现偏心，以上两者都是在加工过程中产生的加工误差，所以提高芯轴零件的质量是迫在眉睫的。

1 解决

数控车床在加工常见的零件轮廓时，加工直线可利用数控车床具有的直线插补指令、圆弧可利用圆弧插补指令实现，这种能力是普通车床不具备的。在数控车床编程的方法有两种：手动编程和自动编程，这两种编程方法因特点各不相同，应用也不同。自动编程方法，是在计算机上用可以建立模型的CAM软件建立零件模型，并做好走刀路线和工艺参数确定，计算机按设定的工艺过程进行数值计算，自动生成零件加工程序，最后利用CAM 的后处理功能生出数控机床能读取的G代码程序，通过通讯接口将程序直接送到数控系统，控制机床进行加工。手动编程是包括分析零件图纸、制订加工工艺、运算刀具轨迹，编写零件加工程序等过程都是由人完成的。

在编制节流芯轴的程序的过程中，在生成流线轮廓线时，发现CAM软件包括UG、SolidrWorks等生成的轮廓的直径尺寸不能满足设计要求，最大的直径尺寸和理论计算值相差0.5 mm。只有采用手动编程，在手动编程中，功能灵活而且强大的宏程序是生产厂商为满足用户的特殊需要而设计的，宏程序是用类似计算机高级语言（如C语言）可以进行变量赋值、算术运算、逻辑运算和函数混合运算的程序编写形式，并含有循环、判断、分支和子程序调用的功能指令，以满足各种复杂的零件加工程序编程的需要。

2 编程思路

在零件的编程时，关键是流线段的实现，其编程时根据微分原理，即先在零件轮廓曲线的起点和终点之间按一定微小距离进行等分处理，再求出与Z轴对应的流线X轴的坐标，两个相邻的流线点之间用直线插补近似加工出零件轮廓，用循环语句实现工件加工。即在规定编程误差范围内用一系列光滑连接的直线段或圆弧段分割逼近给定的曲线，使得逼近误差在规定范围内，利用高级语言中的循环程序的设计方法，编制出零件的加工程序。

具体实现方法流线段拟用等间距直线逼近法，以z值间距为循环变量，由标准方程求；利用直线插补处理；将两个间距点之间利用直线插补来代替流线。因等分点间距很小，流线拟合精度提高。

在编程时，应强调的时：在确定Z轴的数据点时，等分点越多，拟合的精度越高，加工的精度越高，但是加工的时间会相应增多。

3 程序清单

在加工时采用广数数控机床980TDB加工，编程分为三段，T0404刀具为粗加工零件的外轮廓段，在加工完成后用宏程序编程加工流线轮廓段；T0101加工零件的螺纹段；T0202加工零件的密封槽段。下面是加工源程序。

O9900

T0404

M08

G98

S600M03

G0G42X200

Z1.0

X36

G01X36F100

G71 U1.0R0.5

G71P10Q20F100

N10 G1X13.8

X15.8Z-1.0

Z-27

X17.98

X19.98W-1

Z-37

X28.98W-0.5

Z-134

X36W-3

N20Z-150

G0Z-150

X31

G71U1.0R0.5

G71U1.0R0.5

G71P30Q40U0.1W0.05F150S600

N30 G1X30F50S900

Z-40

X29.97

#1=0.0

WHILE[#1 LE 100] DO 1

#2=SQRT#1

#3=2*SQRT[225-3.12*#2]

G1 X[#3] Z-[#1+40] F50.0

#1=#1+0.01

END1

N40 W-3

T0505

G70 P30 Q40

G01 X40

G00X200Z100

T0101

M30S300

G0 Z1.0

X17.0

G76P041060Q10R0.01

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G0X200

Z10

T0202

G00X40Z1

M03S400

G0X21Z-33

G01X16.01F30

G04X1

G00X21

G00X200Z10

M05M09

M30

%

4 结束语

1）在处理特殊轮廓的自动编程时，要校核CAM软件的精度，以确保加工质量。

2）宏程序编写的基础是建立正确的数学模型，合理选定自变量并正确写出因变量表达式是编程的关键，并合理使用循环语句来达到往复加工轮廓。

3）直线拟合时要注意坐标处理，坐标原点的位置不同，循环的方式不同，在编程时要掌握好坐标的转换。

4）对于等分距离的长度要合理选择，粗加工可取大值，以提高粗加工效率；在精加工时为保证精度应取较小值。

5）安装数控加工后的芯轴的液压机的工作平稳，而且数控加工零件的生产效率大大提高。

参考文献

[1]涂志彪，赵晓运.浅析曲面图形数控加工宏程序编程与CAM编程[J].电子测试，2013（5）：78-79.

[2]盛利强.数控车非圆曲线轮廓的加工—宏程序编程思路[J].机械研究与应用，2009（3）：71-72.

[3]赵太平.数控车削编程与加工技术[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[4]黄启红.宏程序在非圆曲线类零件车削加工中的应用[J].制造业自动化，2011（5）：49-51.

作者简介

王晓东（1964-），男，辽宁岫岩县人，副教授，本科，硕士学位，研究方向：机械电子工程。endprint

摘 要 宏程序作为数控系统的特殊的高级功能指令，可实现工件特殊轮廓的编程或构成灵活的功能块。文章通过对形状要求特殊轮廓轴的加工过程分析，最终采用宏程序编程的解决方案，实现了高效、高质量的加工。

关键词 节流芯轴；手工编程；宏程序

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0117-02

在液压设备中，很多芯轴的形状要与流体力学计算的结果相符，即要得到流线轮廓的芯轴。以前流线轮廓的轴，一般在普通车床上加工，采用近似逼近的方法或者仿形加工，但因形状的精度低而且轴的表面精度也很难保证，导致节流轴部分的工作不理想。图1示的节流芯轴就是根据流体力学的计算得到的，要求轴的圆弧段是非线性的，而且表面质量要求很高。

图1 节流芯轴零件图

用普通车床加工的芯轴，在液压机工作的过程中，个别会出现轻微的噪声，严重的会出现缸的蠕动。经过分析，主要原因是轴的表面轮廓和表面质量不能达到理想的要求所导致，或者轴在定位时出现偏心，以上两者都是在加工过程中产生的加工误差，所以提高芯轴零件的质量是迫在眉睫的。

1 解决

数控车床在加工常见的零件轮廓时，加工直线可利用数控车床具有的直线插补指令、圆弧可利用圆弧插补指令实现，这种能力是普通车床不具备的。在数控车床编程的方法有两种：手动编程和自动编程，这两种编程方法因特点各不相同，应用也不同。自动编程方法，是在计算机上用可以建立模型的CAM软件建立零件模型，并做好走刀路线和工艺参数确定，计算机按设定的工艺过程进行数值计算，自动生成零件加工程序，最后利用CAM 的后处理功能生出数控机床能读取的G代码程序，通过通讯接口将程序直接送到数控系统，控制机床进行加工。手动编程是包括分析零件图纸、制订加工工艺、运算刀具轨迹，编写零件加工程序等过程都是由人完成的。

在编制节流芯轴的程序的过程中，在生成流线轮廓线时，发现CAM软件包括UG、SolidrWorks等生成的轮廓的直径尺寸不能满足设计要求，最大的直径尺寸和理论计算值相差0.5 mm。只有采用手动编程，在手动编程中，功能灵活而且强大的宏程序是生产厂商为满足用户的特殊需要而设计的，宏程序是用类似计算机高级语言（如C语言）可以进行变量赋值、算术运算、逻辑运算和函数混合运算的程序编写形式，并含有循环、判断、分支和子程序调用的功能指令，以满足各种复杂的零件加工程序编程的需要。

2 编程思路

在零件的编程时，关键是流线段的实现，其编程时根据微分原理，即先在零件轮廓曲线的起点和终点之间按一定微小距离进行等分处理，再求出与Z轴对应的流线X轴的坐标，两个相邻的流线点之间用直线插补近似加工出零件轮廓，用循环语句实现工件加工。即在规定编程误差范围内用一系列光滑连接的直线段或圆弧段分割逼近给定的曲线，使得逼近误差在规定范围内，利用高级语言中的循环程序的设计方法，编制出零件的加工程序。

具体实现方法流线段拟用等间距直线逼近法，以z值间距为循环变量，由标准方程求；利用直线插补处理；将两个间距点之间利用直线插补来代替流线。因等分点间距很小，流线拟合精度提高。

在编程时，应强调的时：在确定Z轴的数据点时，等分点越多，拟合的精度越高，加工的精度越高，但是加工的时间会相应增多。

3 程序清单

在加工时采用广数数控机床980TDB加工，编程分为三段，T0404刀具为粗加工零件的外轮廓段，在加工完成后用宏程序编程加工流线轮廓段；T0101加工零件的螺纹段；T0202加工零件的密封槽段。下面是加工源程序。

O9900

T0404

M08

G98

S600M03

G0G42X200

Z1.0

X36

G01X36F100

G71 U1.0R0.5

G71P10Q20F100

N10 G1X13.8

X15.8Z-1.0

Z-27

X17.98

X19.98W-1

Z-37

X28.98W-0.5

Z-134

X36W-3

N20Z-150

G0Z-150

X31

G71U1.0R0.5

G71U1.0R0.5

G71P30Q40U0.1W0.05F150S600

N30 G1X30F50S900

Z-40

X29.97

#1=0.0

WHILE[#1 LE 100] DO 1

#2=SQRT#1

#3=2*SQRT[225-3.12*#2]

G1 X[#3] Z-[#1+40] F50.0

#1=#1+0.01

END1

N40 W-3

T0505

G70 P30 Q40

G01 X40

G00X200Z100

T0101

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G0 Z1.0

X17.0

G76P041060Q10R0.01

G76X13.4Z-26P1299Q600F2.0

G0X200

Z10

T0202

G00X40Z1

M03S400

G0X21Z-33

G01X16.01F30

G04X1

G00X21

G00X200Z10

M05M09

M30

%

4 结束语

1）在处理特殊轮廓的自动编程时，要校核CAM软件的精度，以确保加工质量。

2）宏程序编写的基础是建立正确的数学模型，合理选定自变量并正确写出因变量表达式是编程的关键，并合理使用循环语句来达到往复加工轮廓。

3）直线拟合时要注意坐标处理，坐标原点的位置不同，循环的方式不同，在编程时要掌握好坐标的转换。

4）对于等分距离的长度要合理选择，粗加工可取大值，以提高粗加工效率；在精加工时为保证精度应取较小值。

5）安装数控加工后的芯轴的液压机的工作平稳，而且数控加工零件的生产效率大大提高。

参考文献

[1]涂志彪，赵晓运.浅析曲面图形数控加工宏程序编程与CAM编程[J].电子测试，2013（5）：78-79.

[2]盛利强.数控车非圆曲线轮廓的加工—宏程序编程思路[J].机械研究与应用，2009（3）：71-72.

[3]赵太平.数控车削编程与加工技术[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

[4]黄启红.宏程序在非圆曲线类零件车削加工中的应用[J].制造业自动化，2011（5）：49-51.

作者简介

王晓东（1964-），男，辽宁岫岩县人，副教授，本科，硕士学位，研究方向：机械电子工程。endprint