华中数控车削系统抛物线宏程序编制实例解析

华中数控车削系统抛物线宏程序编制实例解析应用宏程序变量编程加工可以用函数公式来描述工件的轮廓或曲面，是现代数控系统一个重要的新功能和新方法，也是数控生产加工及数控技能竞赛的主要知识点之一。本文以华中世纪星HNC-21T数控车削系统为平台，介绍抛物线宏程序的编制方法，通过实例研究宏程序编程的关键技术，实例程序可作为模板推广使用。在数控车床中，加工对象主要为各种类型的回转面，其中对于圆柱面、锥面、圆弧面和球面等的加工，可以利用直线插补和圆弧插补指令完成，而对于椭圆、抛物线等一些非圆曲线构成的回转体，加工起来具有一定的难度。数控系统本身提供的直线插补和圆弧插补不能直接用于非圆曲线回转面的加工，因此，在数控机床上对椭圆、抛物线的加工大多采用小段直线或者小段圆弧逼近的方法来编制加工程序。在本文中选用华中世纪星HNC-21T数控车削系统，结合生产实习和技能大赛训练对车削抛物线轮廓的宏程序的编制方法进行探讨，希望各位读者能多提宝贵意见。一、华中宏程序的介绍使用变量编制可进行算术或逻辑运算，并能控制程序段流向的程序，称为用户宏程序。在数控车削中，使用用户宏程序可方便地实现二次曲线（椭圆、抛物线等）的二维编程加工、孔口倒角编程加工等，可简化程序，提高编程效率，最大限度地发挥手工编程的优势。华中世纪星HNC-21T数控车削系统为用户配备了强有力的类似于高级语言的宏程序功能，用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算，此外宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，利于编制各种复杂的零件加工程序，减少乃至免除手工编程时进行繁琐的数值计算，以及精简程序量。常用的语句有以下两种。（1） 条件判别语句IF，ELSEo①IF条件表达式…ELSE...ENDIF;②IF条件表达式…ENDIFo（2） 循环语句WHILE：WHILE条件表达式...ENDW。本文实例采用WHILE语句编程。二、公式曲线宏程序编制的基本步骤宏程序在实际编制过程中，根据编程者的实践经验、知识储备及习惯等因素会略有不同，本文提供的宏程序编制基本步骤供读者参考学习。（1）根据给定的标准方程选定自变量并确定变量范围。1） 公式曲线中的X和Z坐标均可以选定为自变量，一般我们选择变化范围较大的一个。2） 根据表达式方便情况来选定X或Z为自变量。如图1所示，公式曲线表达式为Z=-X2/12，将X选为自变量比较合适。如选Z还需要表达式变换，二次开方表达不太方便。3）自变量选定以后，我们还要确定其变量的范围值。图1自变量为X，半径变化值从6到12，其他实例变量值的选取再做具体分析。（2） 根据给定的标准方程确定因变量相对于自变量的表达式。图1中，抛物线在工件坐标系中的标准方程表达式为:Z=-X2/12,自变量为X，因变量为Z，则Z的表达式为：Z=-X2/12，正负号的选取与抛物线凸凹有关。（3） 根据给定的标准方程确定相对于工件坐标系的偏移量。在实际加工过程中，我们遇到的公式曲线位置存在多种形式，如公式曲线的中心点与工件坐标系原点重合、公式曲线的中心点与Z轴或X轴重合、公式曲线的中心点在工件坐标系中的任意位置以及公式曲线的凸凹形状等，这就要求我们在编辑程序的时候考虑曲线中心点与工件坐标系的相对位置关系。在图1中，抛物线Z向中心点相对于工件坐标系零点偏移量为正向3，在程序段“G01X[2*#1]Z[3+#2]”体现出Z向的偏移量。对于其他中心点位置曲线参看实例分析。（4） 编制程序。相关的表达式和变量因素值已经确定，我们准备编制程序。车床回转体类零件加工存在大的毛坯余量，我们采用G71循环指令与宏程序嵌套完成曲面加工。三、公式曲线宏程序编程的具体应用实例解析1.Z向偏移凸抛物线零件加工%0001N10G90G94N20T0101M03S800N30G00X80Z80N40X31Z3N50G71U1.5R1P90Q200X0.5Z0.1F200N60G00X80Z80N70M03S1500F100N80G42G00X31Z3N90G01X12N100Z0N110#1=6;X向起始点半径值N120#2=-3;Z向起始点（相对于抛物线顶点）N130WHILE#1LE12;判断是否走到X向终点（相对于抛物线中心的数值）N140G01X[2*#1]Z[3+#2];直线插补，逼近抛物线轮廓（此处要考虑中心点的偏移量）N150#2=-[#1*#1]/12;因变量Z向值N160#1=#1+0.1;步距0.1，即Z值递减量为0.1，此值过大影响形状精度，过小加重系统运算负担，应在满足形状精度的前提下尽可能取大值N170ENDWN180G01Z-40N190G01X30N200Z-50N210G40G00X80Z80N220M05N230M30采用VNUC数控仿真软件模拟加工，结果如图2所示。上述实例我们在前面已做简要分析，下面扩展实例可供大家交流学习。2.X、Z向均有偏移凹抛物线零件加工如图3所示，该零件在编程时，我们可以套用实例1的编程格式，两者区别在于抛物线形状的凸凹、中心点的偏移位置及变量起止点的计算。#1=12.5;X向起始点半径值（根据抛物线中心点及开口方向计算得到）#2=15.626;Z向起始点（相对于抛物线顶点）WHILE#1GE4；判断是否走到X向终点（相对于抛物线中心的数值）G01X[40-2*[#1]]Z[#2-25.626];直线插补，逼