用宏程序在数控铣床上编制球面加工程序

卢小燕

（广州南洋理工职业学院 机电工程系，广州 510980）

1 变量编程在数控系统中的运算过程

变量编程在数控系统中的运算过程为：读取数控代码→提取变量和变量定义→将预先保存的全局变量和用户自定义变量保存在相关列表中→读取数控代码提取复杂表达式→解释与执行代码过程中读取变量列表中保存的数值，计算表达式，并给变量赋新值→按照条件语句，循环语句等控制程序的下一步操作→按照结果输出实际数值。

2 编制宏程序的思路

先构建正确的数学模型，再设定所需的变量，并找出各变量之间的关系，列出控制变量变化的表达式，最后编制用户宏程序。

要编宏程序就得找出各变量的关系，建立各变量的数学模型。所谓数学模型，就是描述数值各变量之间相互关系的数学表达式。有了这个数学模型之后，只要知道变量的初始条件，就可对方程求解，得出数值的解。根据这一解就可以对数值进行评估。可见建立变量之间的数学模型是编宏程序的前提。

3 宏程序编程举例

在数控铣床上加工半径为R8 的半球面，材料为45 钢，选取φ10 立铣刀，如图1 所示。

图1 宏程序编制例图

1）用数学方程加工球面（变量的关系如图1（a））：

数学方程加工球面是将球面曲线以Z 轴的下刀深度变量为步距，通过勾股定理计算下刀深度变化后，球面曲线所对应的X 轴的变化，再运用圆弧插补形式来加工球面的一种方法。下刀量分得越小，加工出来的球面曲线精度越高。

2）用参数方程加工球面（变量的关系如图1（b））：

参数方程加工球面是将球面曲线以角度的方式，分角为若干度为单位的步距角，通过球面参数方程计算步距角变化后，球面曲线所对应的X 轴的变化，再运用圆弧插补形式来加工球面的一种方法。步距分得越小，加工出的球面曲线精度越高。

4 加工注意事项

用数学方程加工球面时，8（加工最终深度）与#1（#1的初始赋值）的差值必须是每次下刀增量的整数倍，否则无法加工到8 mm 的深度。例如：当#1 的初始赋值为0.4 mm，#1=#1+0.3 给#1 赋值（每次下刀的增量为0.3mm），此时最终加工到的深度只能为7.9 mm，而不能达到预期的8 mm。当#1的初始赋值为0.5 mm，#1=#1+0.3 给#1 赋值（每次下刀的增量为0.3mm），此时最终加工到的深度能达到预期的8mm。

用参数方程加工球面时，#1（#1 的初始赋值）必须是#1=#1-5（每次以5°作为下刀变量）每次下刀增量的整数倍，否则无法加工到8 mm 的深度。例如：当#1 的初始赋值为85，#1=#1-4 给#1 赋值（每次以4°作为下刀变量），此时最终加工到的深度只能为7.86 mm，而不能达到预期的8 mm。当#1 的初始赋值为85，#1=#1-5 给#1 赋值（每次以5°作为下刀变量），此时最终加工到的深度能达到预期的8 mm。

5 结语

利用宏程序的变量、运算、转移控制三大功能，通过手工编程，程序简单明了，便于修改、保存，便于发挥机床控制系统本身的强大功能，可以对零件的精度进行实时控制，最适用于规则零件的批量生产。

鉴于宏程序具有的这些不可替代的优势，我们在零件加工程序的编制中广泛合理地加以应用，从而使程序的结构和生成的刀具加工路径达到最优，这对程序的保存、修改、再次使用以及生产效率的提高都具有重要的意义。

［1］卢增怀.数控车床上椭圆的编程与零件的加工［J］.机械工人：冷加工，2007（6）：66-67.