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一、問題的提出



北方奔馳重慶變速器公司承接了如圖1所示的鏈輪加工，銑削外形安排在引進(jìn)的辛辛那提馬刀750型立式加工中心上進(jìn)行。分析零件圖可以看出，該零件在圓周上均勻分布了8個(gè)相同的槽，全部是圓弧連接。如果按照直接編程方法，則要計(jì)算大量的圓弧切點(diǎn)坐標(biāo)。雖然可以用繪圖軟件用作圖法求這些切點(diǎn)的坐標(biāo)，但在沒有自動(dòng)編程軟件的情況下，這些點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)量還是比較大的。如果全部用手工編制，不但費(fèi)時(shí)，而且容易出錯(cuò)。能不能利用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)自身的功能來簡化編程，提高工作效率呢？

圖1 鏈輪的零件圖



馬刀750加工中心采用辛辛那提的ACRAMATIC 850MC數(shù)控系統(tǒng)。雖然該系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間較早，但其輔助編程功能還是很強(qiáng)的，有多種算數(shù)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、順序控制、坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)等豐富的編程功能。靈活運(yùn)用這些功能，應(yīng)該是能夠?qū)崿F(xiàn)簡化編程的目的的。



二、相關(guān)指令介紹



以下主要介紹850MC數(shù)控系統(tǒng)的有關(guān)指令，對FANUC 0系統(tǒng)的相應(yīng)指令也作簡要介紹。實(shí)際上，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)基本上都具備這些功能，只是表示方法有所不同。



1.賦值指令



850MC系統(tǒng)的賦值指令為G10，其格式為：

G10=[T1] V123.45；將值123.45存儲(chǔ)于臨時(shí)變量T1中，即[T1]=123.45

G10=[T2] V[T1]+1.23；將臨時(shí)變量T1的值與數(shù)值1.23之和存儲(chǔ)于臨時(shí)變量T2中，即[T2]=124.68

G10=[T3] V[T1]+[T2]；將臨時(shí)變量T1加上T2之和存儲(chǔ)于臨時(shí)變量T3中

850MC數(shù)控系統(tǒng)共有從T1至T32共32個(gè)臨時(shí)變量。

FANUC 0系統(tǒng)也有若干公共變量（#100～#149、#500～#531）。賦值指令更容易理解，如 #100=123.45 或 #101=#102等。

2.轉(zhuǎn)移指令

G11 轉(zhuǎn)移指令，可分為帶條件轉(zhuǎn)移指令和無條件轉(zhuǎn)移指令。

(1)無條件轉(zhuǎn)移

G11 L100是無條件轉(zhuǎn)移指令，L后的值為轉(zhuǎn)移標(biāo)號(hào)，轉(zhuǎn)移之處使用Q帶標(biāo)號(hào)，如Q100。若向G11程序段之后轉(zhuǎn)移，L后不帶符號(hào)；若向前轉(zhuǎn)移，則L后要帶“－”號(hào)。Q標(biāo)號(hào)不帶符號(hào)。例如，向后轉(zhuǎn)移：

N1210 …………

N1220 G11 L100；

N1230 …………

N1240 …………

N1250 Q100；

向前轉(zhuǎn)移：

N1410 Q200；

N1420 …………

N1430 …………

N1440 …………

N1450 G11 L－200；

標(biāo)號(hào)的值可為任意整數(shù)。



FANUC 0系統(tǒng)使用“GOTO nnnn”指令，其中“nnnn”為程序順序號(hào)，不帶符號(hào)，如“GOTO 1000”表示轉(zhuǎn)移至N1000程序段。



(2)條件轉(zhuǎn)移



G11 E[T1]<8 L100是條件轉(zhuǎn)移指令，L100的意義同上。其中的E[T1]<8為條件測試表達(dá)式，E為關(guān)鍵字。關(guān)系運(yùn)算符共有“>”、“<”、“=”及“<>”四種，分別表示大于、小于、等于和不等于。

G11 E[T1]<8 L100表示：如果臨時(shí)變量T1的值小于8，則向后轉(zhuǎn)移至標(biāo)號(hào)Q100之程序段。

FANUC 0系統(tǒng)使用“IF [#100 LT 8] GOTO 1000”來進(jìn)行條件轉(zhuǎn)移。其中的關(guān)系運(yùn)算符用“GT”、“GE”、“LT”、“LE”、“EQ”和“NE”分別表示大于、大于等于、小于、小于等于、等于和不等于。



3.循環(huán)指令



850MC系統(tǒng)沒有循環(huán)指令，但可以使用條件轉(zhuǎn)移指令來實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能。



FANUC 0系統(tǒng)使用“WHILE .... DOn”加上“ENDn”實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能。其中的n=1～3，可以理解為循環(huán)體標(biāo)號(hào)，“DOn”和“ENDn”必須配對使用。循環(huán)結(jié)構(gòu)可以嵌套至多三層，但不能交叉。例如：

WHILE[#100 LE 8] DO1

…………

END1

表示當(dāng)#100變量的值小于等于8時(shí)則執(zhí)行循環(huán)體中的程序段。



4.坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)



850MC系統(tǒng)使用如下指令來進(jìn)行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)（其中的左右括號(hào)是必需的）：

（ROT，G0 X0 Y0 A45）



其中，ROT為坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令；G0表示旋轉(zhuǎn)角度為增量方式，G1表示旋轉(zhuǎn)角度為絕對方式；X、Y為旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)，A為旋轉(zhuǎn)角度。



坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的取消可用指令（ROT，G1 A0）、程序中帶“：”的同步段或按操作面板上“數(shù)據(jù)恢復(fù)”鍵。程序結(jié)束也自動(dòng)取消坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。



FANUC 0系統(tǒng)使用G68 X_ Y_ R_指令實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能。X_、Y_為旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)，R_為旋轉(zhuǎn)角度，而旋轉(zhuǎn)角度的增量方式、絕對方式的選擇則在系統(tǒng)參數(shù)#041的第0位（最低位）中設(shè)定，若該位設(shè)為1，則旋轉(zhuǎn)角度為絕對方式；若為0，則用G90/G91方式?jīng)Q定。G69指令取消坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。



三、解決方案



由于零件8個(gè)槽在圓周上均勻分布，我們可以考慮只編寫其中一個(gè)槽的程序，然后使用循環(huán)結(jié)構(gòu)，8次旋轉(zhuǎn)零件坐標(biāo)系，就可加工出零件的全部輪廓了。



如圖2所示，求出第一個(gè)槽的所有點(diǎn)坐標(biāo)值，編寫該部分的輪廓銑削程序。再綜合運(yùn)用上述相應(yīng)指令，生成的零件加工程序如下。








圖2 第一個(gè)槽坐標(biāo)



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環(huán)體之外。本程序用850MC數(shù)控系統(tǒng)編寫（程序中I、J為圓心坐標(biāo)）。



四、一點(diǎn)體會(huì)



數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)控機(jī)床的普及，要求數(shù)控工程技術(shù)人員更深刻地理解和掌握數(shù)控編程指令，充分利用技術(shù)給我們帶來的方便，從而在更高的水平上使用數(shù)控機(jī)床，這對于提高企業(yè)的競爭力有著重要的意義。本文介紹的方法對于在圓周或直線方向均勻分布的元素均可適用。另外，坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)除在編程時(shí)使用外，還可方便快捷地找正零件。如圖3所示，兩個(gè)大孔ΦD與Φd已經(jīng)加工，現(xiàn)要加工外圍孔系。找正零件時(shí)，要將兩個(gè)大孔找正，在X軸方向是非常麻煩費(fèi)時(shí)的。我們可以直接將零件壓緊后，建立以大孔中心為原點(diǎn)的零件坐標(biāo)系，再打表找正小孔，利用數(shù)控系統(tǒng)自身的計(jì)算功能，用反正切求出角度，然后使用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能即可。這樣每次裝夾零件時(shí)，只需將小孔中心的坐標(biāo)值輸入程序即可加工零件?？傊`活運(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)的功能，對簡化編程、提高工作效率是很有幫助的。








圖3 又一實(shí)例的零件圖



以上只是筆者在實(shí)際工作中的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，有不當(dāng)之處，懇請讀者給予批評(píng)指正。