数控系统功能的编程简化方法

　　本文介绍了数控系统功能的编程简化相关方法。

　　随着数控技术的发展，现代的数控系统为我们提供了越来越丰富的辅助编程功能。充分理解、灵活运用这些功能，可以大大简化程序编制工作量，降低出错概率，提高编程效率，减少程序的占用空间，同时由于缩短了准备工作时间，也提高了数控机床的利用率和产品生产率。本文作者结合其实际加工经验，介绍了一种简化编程的方法。

　　一、问题的提出

　　北方奔驰重庆变速器公司承接了如图1所示的链轮加工，铣削外形安排在引进的辛辛那提马刀750型立式加工中心上进行。分析零件图可以看出，该零件在圆周上均匀分布了8个相同的槽，全部是圆弧连接。如果按照直接编程方法，则要计算大量的圆弧切点坐标。虽然可以用绘图软件用作图法求这些切点的坐标，但在没有自动编程软件的情况下，这些点的坐标数据量还是比较大的。如果全部用手工编制，不但费时，而且容易出错。能不能利用机床数控系统自身的功能来简化编程，提高工作效率呢?

图1 链轮的零件图

　　马刀750加工中心采用辛辛那提的ACRAMATIC 850MC数控系统。虽然该系统开发时间较早，但其辅助编程功能还是很强的，有多种算数运算、函数运算、顺序控制、坐标系旋转等丰富的编程功能。灵活运用这些功能，应该是能够实现简化编程的目的的。

　　二、相关指令介绍

　　以下主要介绍850MC数控系统的有关指令，对FANUC 0系统的相应指令也作简要介绍。实际上，现代数控系统基本上都具备这些功能，只是表示方法有所不同。

　　1.赋值指令

　　850MC系统的赋值指令为G10，其格式为：

　　G10=[T1] V123.45;将值123.45存储于临时变量T1中，即[T1]=123.45

　　G10=[T2] V[T1]+1.23;将临时变量T1的值与数值1.23之和存储于临时变量T2中，即[T2]=124.68

　　G10=[T3] V[T1]+[T2];将临时变量T1加上T2之和存储于临时变量T3中

　　850MC数控系统共有从T1至T32共32个临时变量。

　　FANUC 0系统也有若干公共变量(#100～#149、#500～#531)。赋值指令更容易理解，如 #100=123.45 或 #101=#102等。

　　2.转移指令

　　G11 转移指令，可分为带条件转移指令和无条件转移指令。

　　(1)无条件转移

　　G11 L100是无条件转移指令，L后的值为转移标号，转移之处使用Q带标号，如Q100。若向G11程序段之后转移，L后不带符号;若向前转移，则L后要带“-”号。Q标号不带符号。例如，向后转移：

　　N1210 …………

　　N1220 G11 L100;

　　N1230 …………

　　N1240 …………

　　N1250 Q100;

　　向前转移：

　　N1410 Q200;

　　N1420 …………

　　N1430 …………

　　N1440 …………

　　N1450 G11 L-200;

　　标号的值可为任意整数。

　　FANUC 0系统使用“GOTO nnnn”指令，其中“nnnn”为程序顺序号，不带符号，如“GOTO 1000”表示转移至N1000程序段。

　　(2)条件转移

　　G11 E[T1]<8 L100是条件转移指令，L100的意义同上。其中的E[T1]<8为条件测试表达式，E为关键字。关系运算符共有“>”、“<”、“=”及“<>”四种，分别表示大于、小于、等于和不等于。

　　G11 E[T1]<8 L100表示：如果临时变量T1的值小于8，则向后转移至标号Q100之程序段。

　　FANUC 0系统使用“IF [#100 LT 8] GOTO 1000”来进行条件转移。其中的关系运算符用“GT”、“GE”、“LT”、“LE”、“EQ”和“NE”分别表示大于、大于等于、小于、小于等于、等于和不等于。

　　3.循环指令

　　850MC系统没有循环指令，但可以使用条件转移指令来实现循环功能。

　　FANUC 0系统使用“WHILE .... DOn”加上“ENDn”实现循环功能。其中的n=1～3，可以理解为循环体标号，“DOn”和“ENDn”必须配对使用。循环结构可以嵌套至多三层，但不能交叉。例如：

　　WHILE[#100 LE 8] DO1

　　…………

　　END1

　　表示当#100变量的值小于等于8时则执行循环体中的程序段。

　　4.坐标系旋转

　　850MC系统使用如下指令来进行坐标系旋转(其中的左右括号是必需的)：

　　(ROT，G0 X0 Y0 A45)

　　其中，ROT为坐标系旋转指令;G0表示旋转角度为增量方式，G1表示旋转角度为绝对方式;X、Y为旋转中心坐标，A为旋转角度。

　　坐标系旋转的取消可用指令(ROT，G1 A0)、程序中带“：”的同步段或按操作面板上“数据恢复”键。程序结束也自动取消坐标系旋转。

　　FANUC 0系统使用G68 X_ Y_ R_指令实现坐标系旋转功能。X_、Y_为旋转中心坐标，R_为旋转角度，而旋转角度的增量方式、绝对方式的选择则在系统参数#041的第0位(最低位)中设定，若该位设为1，则旋转角度为绝对方式;若为0，则用G90/G91方式决定。G69指令取消坐标系旋转。

　　三、解决方案

　　由于零件8个槽在圆周上均匀分布，我们可以考虑只编写其中一个槽的程序，然后使用循环结构，8次旋转零件坐标系，就可加工出零件的全部轮廓了。

　　如图2所示，求出第一个槽的所有点坐标值，编写该部分的轮廓铣削程序。再综合运用上述相应指令，生成的零件加工程序如下。

图2 第一个槽坐标

　　N10 T3 M6;

　　N20 G00 X200 Y-50 S200 F70 M13;

　　N30 Z-40;

　　N40 G0 G42 X160 Y-15;

　　N50 G01 X160 Y0;

　　N60 G10=[T1] V1;

　　N70 Q100;

　　N80 G03 X159.496 Y12.689 I0 J0;

　　N90 X147.957 Y26.106 R15;

　　N100 G02 X123.081 Y86.162 R40;

　　N110 G03 X121.753 Y103.808 R15;

　　N120 X113.137 Y113.137 I0 J0;

　　N130 (ROT,G0 X0 Y0 A45);

　　N140 G10=[T1] V[T1]+1;

　　N150 G11 E[T1]<9 L-100;

　　N160 G01 X160 Y10;

　　N170 G00 G40 X200 Y50 M9;

　　N180 M2;

　　注：刀具切入、切出部分的程序放在循环体之外。本程序用850MC数控系统编写(程序中I、J为圆心坐标)。

　　四、一点体会

　　数控技术的进步和数控机床的普及，要求数控工程技术人员更深刻地理解和掌握数控编程指令，充分利用技术给我们带来的方便，从而在更高的水平上使用数控机床，这对于提高企业的竞争力有着重要的意义。本文介绍的方法对于在圆周或直线方向均匀分布的元素均可适用。另外，坐标系旋转除在编程时使用外，还可方便快捷地找正零件。如图3所示，两个大孔ΦD与Φd已经加工，现要加工外围孔系。找正零件时，要将两个大孔找正，在X轴方向是非常麻烦费时的。我们可以直接将零件压紧后，建立以大孔中心为原点的零件坐标系，再打表找正小孔，利用数控系统自身的计算功能，用反正切求出角度，然后使用坐标系旋转功能即可。这样每次装夹零件时，只需将小孔中心的坐标值输入程序即可加工零件。总之，灵活运用数控系统的功能，对简化编程、提高工作效率是很有帮助的。

图3 又一实例的零件图

　　以上只是笔者在实际工作中的一些经验总结，有不当之处，恳请读者给予批评指正。