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的辛辛那提馬刀750型立式加工中心上進行。分析零件圖可以看出，該零件在圓周上均勻分布了8個相同的槽，全部是圓弧連接。如果按照直接編程方法，則要計算大量的圓弧切點坐標。雖然可以用繪圖軟件用作圖法求這些切點的坐標，但在沒有自動編程軟件的情況下，這些點的坐標數據量還是比較大的。如果全部用手工編制，不但費時，而且容易出錯。能不能利用機床數控系統自身的功能來簡化編程，提高工作效率呢？

 

 

 

    馬刀750加工中心采用辛辛那提的ACRAMATIC 850MC數控系統。雖然該系統開發時間較早，但其輔助編程功能還是很強的，有多種算數運算、函數運算、順序控制、坐標系旋轉等豐富的編程功能。靈活運用這些功能，應該是能夠實現簡化編程的目的的。

 

二、相關指令介紹

 

    以下主要介紹850MC數控系統的有關指令，對FANUC 0系統的相應指令也作簡要介紹。實際上，現代數控系統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系統的賦值指令為G10，其格式為：

G10=[T1] V123.45；將值123.45存儲于臨時變量T1中，即[T1]=123.45

G10=[T2] V[T1]+1.23；將臨時變量T1的值與數值1.23之和存儲于臨時變量T2中，即[T2]=124.68

G10=[T3] V[T1]+[T2]；將臨時變量T1加上T2之和存儲于臨時變量T3中

850MC數控系統共有從T1至T32共32個臨時變量。

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

2.轉移指令

G11 轉移指令，可分為帶條件轉移指令和無條件轉移指令。

(1)無條件轉移

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

N1210 …………

N1220 G11 L100；

N1230 …………

N1240 …………

N1250 Q100；

向前轉移：

N1410 Q200；

N1420 …………

N1430 …………

N1440 …………

N1450 G11 L－200；

標號的值可為任意整數。

 

    FANUC 0系統使用“GOTO nnnn”指令，其中“nnnn”為程序順序號，不帶符號，如“GOTO 1000”表示轉移至N1000程序段。

 

(2)條件轉移

 

    G11 E[T1]<8 L100是條件轉移指令，L100的意義同上。其中的E[T1]<8為條件測試表達式，E為關鍵字。關系運算符共有“>”、“<”、“=”及“<>”四種，分別表示大于、小于、等于和不等于。

G11 E[T1]<8 L100表示：如果臨時變量T1的值小于8，則向后轉移至標號Q100之程序段。

FANUC 0系統使用“IF [#100 LT 8] GOTO 1000”來進行條件轉移。其中的關系運算符用“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.循環指令

 

    850MC系統沒有循環指令，但可以使用條件轉移指令來實現循環功能。

 

    FANUC 0系統使用“WHILE .... DOn”加上“ENDn”實現循環功能。其中的n=1～3，可以理解為循環體標號，“DOn”和“ENDn”必須配對使用。循環結構可以嵌套至多三層，但不能交叉。例如：

WHILE[#100 LE 8] DO1

…………

END1

表示當#100變量的值小于等于8時則執行循環體中的程序段。

 

4.坐標系旋轉

 

    850MC系統使用如下指令來進行坐標系旋轉（其中的左右括號是必需的）：

（ROT，G0 X0 Y0 A45）

 

    其中，ROT為坐標系旋轉指令；G0表示旋轉角度為增量方式，G1表示旋轉角度為絕對方式；X、Y為旋轉中心坐標，A為旋轉角度。

 

    坐標系旋轉的取消可用指令（ROT，G1 A0）、程序中帶“：”的同步段或按操作面板上“數據恢復”鍵。程序結束也自動取消坐標系旋轉。

 

    FANUC 0系統使用G68 X_ Y_ R_指令實現坐標系旋轉功能。X_、Y_為旋轉中心坐標，R_為旋轉角度，而旋轉角度的增量方式、絕對方式的選擇則在系統參數#041的第0位（最低位）中設定，若該位設為1，則旋轉角度為絕對方式；若為0，則用G90/G91方式決定。G69指令取消坐標系旋轉。

 

三、解決方案

 

    由于零件8個槽在圓周上均勻分布，我們可以考慮只編寫其中一個槽的程序，然后使用循環結構，8次旋轉零件坐標系，就可加工出零件的全部輪廓了。

 

    如圖2所示，求出第一個槽的所有點坐標值，編寫該部分的輪廓銑削程序。再綜合運用上述相應指令，生成的零件加工程序如下。

 

 

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體之外。本程序用850MC數控系統編寫（程序中I、J為圓心坐標）。

 

四、一點體會

   

    數控技術的進步和數控機床的普及，要求數控工程技術人員更深刻地理解和掌握數控編程指令，充分利用技術給我們帶來的方便，從而在更高的水平上使用數控機床，這對于提高企業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，坐標系旋轉除在編程時使用外，還可方便快捷地找正零件。如圖3所示，兩個大孔ΦD與Φd已經加工，現要加工外圍孔系。找正零件時，要將兩個大孔找正，在X軸方向是非常麻煩費時的。我們可以直接將零件壓緊后，建立以大孔中心為原點的零件坐標系，再打表找正小孔，利用數控系統自身的計算功能，用反正切求出角度，然后使用坐標系旋轉功能即可。這樣每次裝夾零件時，只需將小孔中心的坐標值輸入程序即可加工零件。總之，靈活運用數控系統的功能，對簡化編程、提高工作效率是很有幫助的。

 

 

圖3 又一實例的零件圖