尤从政

摘 要：很多零件的轮廓上有抛物线、椭圆曲线、双曲线等非圆弧异形曲线。本文讨论的是利用宏程序指令在加工此类曲线零件的方法，从而提高生效率。

关键词：数控车床；旋转正弦曲线；宏程序

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）13-0010-02

1 宏程序加工分析

宏程序编程通过变量设定，编写出可自动进行运算的宏程序，进而利用公式描述出正确的非圆曲线，以达到简化编程以及控制表面质量的效果。使用宏程序的变量编程并利用相应表达式来描述零件的表面轮廓，是目前数控系统比较重要的一个方法和功能。但是，在一些较小的小型企业之中，利用宏程序进行数控编程的应用以及普及仍然非常欠缺。而且现在利用数控机床加工的一般曲线也相对较规则简单，而像编写非规则曲线，比如倾斜的正弦曲线、倾斜椭圆等相对则较难。

2 图纸与工艺分析

如图1所示，在此零件上有一个倾斜的正弦曲线。此正弦曲线与X轴夹角成20°。该正弦曲线周期为2PI，且为3个周期，所以总角度正好是1080°。

該正弦曲线进行粗加工时，可利用G73嵌套宏程序的方法完成粗加工，主要目的是为了切除多余的余量。可以留下0.5mm余量作为下一步的精加工。利用G70精加工循环指令完成正弦曲线的精加工。另外在加工过程中我们必须要使用刀尖圆弧半径补偿功能。只有考虑了刀尖圆弧半径补偿才会加工出正确的曲线轮廓。

3 介绍旋转方程

图2所画出的是标准正弦曲线的一个周期，将它绕O点旋转一个角度α，进而描绘出一条倾斜的正弦曲线，利用下面的推导，便可以推导出相应的旋转公式。假设A（）为A点坐标，C（）为C点坐标。可以得出OB=OD=，AB=CD=，DG=EF。

=OE-EF，在三角形ODE中：OE=OD*COS，因为EF=DG，所以在三角形CDG中，DG=CD*SIN。可以写成=OD*COS-CD*SIN。因为OD=，CD=。把OD、CD代入式中换算得出：=*COS-*SIN。

=CG+GF。在三角形CDG中：CG=CD*COS，因为GF=DE，所以在三角形ODE中，DE=OD*SIN。可以写成=CD*COS+OD*SIN。因为OD=，CD=。把OD、CD代入式中换算得出：=*COS+*SIN。

正弦曲线旋转公式为：=*COS+*SIN =*COS-*SIN

4 程序编制

传统加工程序的编写，通常是直接利用相应G代码实现距离的移动；比如，G00和Z200.0。但是在用宏程序编程时，数值可以用变量来代替。当我们用变量编程时，变量值可以根据我们的要求随时发生变化。如#100=#100+1。G01 Z#100 F0.1，变量必须使用变量符号#以及它后面的变量号来指定。比如：#100就可以表达相应的变量号。另外，如果出现表达式，那就必须将其写在封闭的括号内。比如：SIN[#100/2+#200-100]编程中运用的相应变量如下：

#1：正弦曲线的起始角度；#2：轴上的数值。#3：轴方向的数值。#4：正弦曲线旋转后的半径数值。#5：正弦曲线旋转后轴上的数值。

下面为编写正弦曲线部分的粗加工程序：

O0001 程序段号

M03S500T0101 主轴正转，转速为500转，刀具为1号刀位

G0G42X42.Z2. 建立刀补快速定位

G73U7.5W0R7 轴上总退刀量为7.5，重复加工7次，

G73P10Q11U0.5W0F0.3 精加工程序段号开始为10结束为11，轴方向精加工留有0.5的余量

N10G0X0 开始段号10，快速到0点

G1Z0 进给为0.3到达0点

X20. 走到直径为20

#1=0 正弦曲线起始角为0。

N20#2=-SIN[#1] 正弦曲线的方程，轴上的数值

#3=18.85/1080*[#1] 正弦曲线总长除以周期，轴方向的数值。

#4=#2*COS[#1]+#3*SIN[#1] 正弦曲线旋转后轴上的半径数值

#5=#3*COS[#1]-#2*SIN[#1] 正弦曲线旋转后轴上的数值

G1X[2*#4+20]Z[#5] 、为终点坐标值

#1=#1-10 改变角度

IF[#1GE-1080]GOTO20 循环条件语句，如果满足条件执行循环

N11X42. 结束段号

G0G40X100.Z100. 取消刀补快速返回

M00 程序停止并返回程序头

精加工程序为：

O0002 程序段号

M03S1000T0101 主轴正转，转速为500转，刀具为1号刀位

G0G42X42.Z2. 建立刀补快速定位

G70P10Q11F0.05 执行精加工程序

G0G40X100.Z100. 取消刀补快速退刀

M30 程序停止并返回程序头

5 结语

通过以上实例在使用宏程序编程时，我们可以发现，程序段相对较少，检查程序更加方便，如果程序在加工中需要调整，只需要修改相应的参数就可以了，可以节省了大量时间，进而可以提高了生产效率。宏程序的功能虽然很强大，但在编程时逻辑性非常强，经常需要考虑参数之间的变化及相互关系，因此掌握并熟练运用宏程序的前提条件是具备良好的数学基础。有些书籍中把宏程序称为“自由编程”是有一定的道理的，每个人都有不同的数学基础，以不同的思路，对于同一图形都有不同的解读，进而编写出不同的程序，但是最后得到的加工结果却是一致的。所以数控加工没有唯一的途径，只有唯一的结果。

在现实实际加工中，我们有很多地方都是用到的宏程序编程，比如抛物线、椭圆等一些非圆曲线，就连一些在加工直线很平常零件中，我们也可以用到宏程序编程，用宏程序编程可以让我们去掉复杂的过程，使程序更加简洁性。宏程序是一个无限大的空间，它可以让我们学习很多知识，可以探索发现很多的有趣程序。在接下来的日子中，我要好好地学习宏程序。

参考文献

[1]顾京.数控机床加工程序编制[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]吴国华.金属切削机床[第二版][M].北京：机械工业出版社，2001.2.