宏指令在數控編程加工中的應用
宏指令在數控編程加工中的應用
摘 要： 本文根據宏指令和CAD/CAMD 在數控編程加工中的應用分析，分析其各自的特點;并通過典型零件的宏指令編程實例，說明利用宏指令編程對程序往往能起到化難為易、化繁為簡的作用，使程序具有通用性、靈活性。
恰當地使用宏變量，可用同一程序完成一個系列零件的加工，大大提高編程效率。
關鍵詞： 數控機床 數控編程加工 宏指令 CAD/CAM
數控編程作為數控加工的關鍵技術之一，其程序的編制效率和質量在很大程度上決定了產品的加工精度和生產效率，尤其是隨著數控加工不斷朝高速、精密方向發展，提高數控程序的編制質量和效率，對提高制造企業的競爭力有著重要的意義。
隨著CAD/CAM軟件的不斷普及，數控編程的模式逐漸由自動編程取代了手工編程。
但CAM軟件和手工編程有著各自的特長，且現有的CAM軟件不能滿足所有數控系統的特殊功能。
如何充分結合兩種編程模式，合理有效地利用數控機床的各種功能，編制精簡合理的小容量數控程序，有著非常重要的意義。
一、CAD/CAM和用戶宏程序在編程加工中的性能對比
當今CAD/CAM軟件越來越具有智能化，非常適用于各種復雜曲線零件編程和加工，但并不意味著CAD/CAM編程能絕對取代用戶宏程序。
相反，在實際應用中用戶宏程序相對于CAD/CAM軟件有其適用范圍和特點，具體如下。
首先，用戶宏程序是程序編制的高級形式，素質較高的編程人員在宏程序里應用大量的編程技巧，使程序簡潔易懂，并具有較好易讀性和修改性。
而采用CAD/CAM編程，必須先幾何建模，后設定各種加工參數，然后計算刀具軌跡，再經后處理生成程序。
這個過程非常耗時，且生成的程序十分繁瑣，內容較多，可讀性和修改性較差。
對于中等難度的零件，使用宏程序編程要比CAD/CAM方便得多。
其次，一般的數控系統內部存貯空間不超過256K，而采用CAD/CAM生成的程序比較繁瑣，基本上都超過額定存貯空間，因而只能通過DNC方式加工，即通過數控機床配備的通信接口在線加工。
現在的機床常備的是RS-232串行接口，其最大的傳輸波特率為19200bit/s，當計算精度、計算速度F值較大時，程序的傳輸速度就跟不上機床的節拍，出現進給運動有明顯的繼續的現象，采用其他方法也不會太大的改觀。
由于宏程序一般都短小精悍，存儲空間一般為3K以下，完全可以存儲在數控系統內部。
在計算的速度較快，使用宏程序不會出現加工中斷續的現象。
最后，CAD/CAM軟件生成的程序具有一定的誤差，使得對零件加工精度具有很大的影響。
誤差來源于很多方面，從用戶使用的層面上說，使用CAD/CAM軟件來生成刀路及程序是非常容易的事，但是剖析CAD/CAM軟件計算刀路的原理，就知道它存在一定的弊端。
在CAD/CAM軟件中，無論構造規則或不規則的曲面都有一個數學運算的過程，也必然存在著計算的誤差和處理，而在對其生成三維加工刀路時，軟件是根據你選擇的加工方式、設定的加工參數，并結合所設定的加工誤差(或稱為曲面的計算精度)，使刀具與加工表面接觸點(相交點或相切點)逐點移動完成加工，從本質上看，其實就是在允許的誤差值范圍內沿每條路徑用直線去逼近曲面的過程。
例如手工編程中用G02或G03表示圓弧，CAD/CAM生成的程序使用n邊形去逼近一個圓。
CAD/CAM軟件生成的程序除了受NC刀具軌跡的計算精度影響，還受多方面因素的影響，例如受CAD建模時的計算精度的影響、不同軟件之間CAD圖檔的轉換精度的影響和后處理環節的影響等。
二、用戶宏程序在數控編程加工中的優點
宏功能是數控編程技術的一項關鍵技術，是提高數控加工性能的一種特殊功能。
宏功能的主體是宏程序，由一系列指令組成，宏程序用一個總指令作代號，也稱宏指令。
其特點是可以對變量得對變量進行運算，用變量執行相應操作，使程序應用更加靈活、方便。
1.宏程序中的變量有局部變量、公共變量、系統變量三種，可滿足不同的賦值需求。
在宏程中，用事先指定的事變量代替地址符后面直接給出的數值，在調用宏程序或該宏程序本身執行時，給出計算好的變量值，這種使宏程序有廣泛的通用性。
更改也非常簡單，若程序中某數據要更改，只需將相應變量重新賦值即可。
2.在宏程序中已賦值的變量，在后續程序中可被重新賦值，原先的內容被新內容代替，利用數控系紡對變量值進行計算和變量可以理新賦值的特性，使得在進行復雜非圓輪廓的曲線加工中，而不必人工逐點計算，從而用很短的直線或圓弧線段逼近理想輪廓曲線，滿足零件加工精度。
3.宏程序中的算術和邏輯計算功能，如：反正運算、指數函數運算、異或運算等，滿足了用戶不同的計算要求，減少了編程的繁瑣計算，使編程更佳快捷、方便。
4.宏程序所具有的轉移和循環功能，包括GOTO、IF、WHILE語句，可方便地實現語句的無條件、有條件跳轉和重復多次循環減少了編程語句的數量，滿足了用戶對不同情況的編程要求。
三、宏指令編程實例
實例一：宏指令在殼體類零件數控加工編程中的應用
在工廠實際生產中，常常生產不同型號的同類產品，每一型號的產品都有不同的規格，這些規格不同而型號相同的產品一般結構和形狀相似，僅尺寸大小不同。
所以其殼體零件也是結構和形狀相似，只是尺寸或數量不同。
而基本上所有產品的殼體零件，其加工內容無非是軸孔鏜削加工、斷面銑削加工、連接孔鉆削加工，如果對每個規格殼體的零件都去編程，很費時，易出差錯，且占用內存空間大。
為了提高程序的通用性，可以將同類形狀的表面加工采用宏指令編程，加工時給宏程序中的變量賦值就可調用宏程序，大大簡化加工程序。
例如閥門產品型號很多，然而同一型號的閥門其結構及外形卻非常相似，閥體結構基本一樣，僅是尺寸大小即規格不同。
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