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宏程序編程新教學(xué)思路的運(yùn)用
華東石油技師學(xué)院 林萬里 2016/8/14 10:06:12
【摘要】目前在數(shù)控車高級工技能鑒定或數(shù)控技能比賽中，經(jīng)常出現(xiàn)宏程序編程的應(yīng)用，這些內(nèi)容在很多書籍和文章中也講解的較多，但如何在實(shí)際教學(xué)中讓我們的學(xué)生能夠盡快理解和掌握其編程的方法，這是我們作為數(shù)控教師所面臨的問題，本文將根據(jù)本人多年的教學(xué)總結(jié)，以橢圓為例對數(shù)控車宏程序編程的關(guān)鍵難點(diǎn)的新教學(xué)思路進(jìn)行介紹。
【關(guān)鍵字】 數(shù)控車 宏程序編程 新教學(xué)思路
一、 引言
宏程序的編程應(yīng)該說對于目前經(jīng)常接觸數(shù)控編程的人來說，可能都會覺得這是個老生常談的事情了，實(shí)際編程加工也不會給我們造成多大的困難，但是對于我們技工院校的學(xué)生來說，特別是初中畢業(yè)就讀五年制的學(xué)生來說，他們畢業(yè)之前要面臨高級工的技能鑒定，由于其數(shù)學(xué)底子薄弱，因此宏程序的編程對它們來說是一個很大的難點(diǎn)。而往往它們所面臨的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在：曲線擬合原理不容易理解；自變量的選擇不合理；如何把標(biāo)準(zhǔn)曲線方程坐標(biāo)系中的宏程序轉(zhuǎn)換成工件坐標(biāo)系中的宏程序，尤其第三個問題更為突出，那么如何在教學(xué)中讓學(xué)生更好的理解并掌握宏程序編程的技巧與方法，下面以高級工技能鑒定典型零件（如圖1）為例進(jìn)行講解，談一談FANUC系統(tǒng)中宏程序編程的教學(xué)思路。
二、 宏程序編程的原理和其中存在的關(guān)鍵難題
1. 宏程序編程的核心思想和理念
由于一般的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中并沒有提供橢圓曲線加工插補(bǔ)指令功能,因此如果要加工非圓曲線輪廓,只能利用微積分的理念將非圓曲線的沿著某一個坐標(biāo)方向分若干等份點(diǎn),通過非圓曲線的函數(shù)關(guān)系就能求出對應(yīng)于每一等分點(diǎn)的另一坐標(biāo)值,這樣在理想的非圓曲線上就找到若干個點(diǎn),即節(jié)點(diǎn),每相鄰兩點(diǎn)之間近似看作一直線，然后利用G01的直線插補(bǔ)指令以刀具的進(jìn)給方向?qū)⒐?jié)點(diǎn)按順序連接起來,這種方法稱為擬合（如圖1所示）。但近似的擬合曲線與理想的非圓曲線間存在一定誤差,若其最終誤差大于零件形狀精度的要求,則就不能達(dá)到我們的加工要求。為能保證在形狀上接近理想曲線輪廓,可將Z軸方向的等分點(diǎn)的數(shù)量增多,對應(yīng)橢圓函數(shù)關(guān)系求得的節(jié)點(diǎn)數(shù)目也將隨之增多,這樣擬合出的直線段就將趨近于理想的橢圓曲線,當(dāng)密化到一定程度時,其替代的直線輪廓就能滿足形狀上的要求。由于宏程序可以定義變量并賦值,也可進(jìn)行運(yùn)算及條件判斷,構(gòu)成循環(huán)轉(zhuǎn)移,這樣就可對那些能用數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系表達(dá)的曲線進(jìn)行連續(xù)的“擬合”處理,從而實(shí)現(xiàn)編程加工。
2.存在的關(guān)鍵難題
如圖1所示工件的中間部分輪廓由橢圓的一部分組成，其中加工此零件選擇毛坯為φ50mm的45鋼，機(jī)床為配有FANUC0i系統(tǒng)的CK-6141型數(shù)控車床。因?yàn)榱慵喞^復(fù)雜，所以為了便于對橢圓曲線進(jìn)行分析，這里將橢圓曲線單獨(dú)從零件圖中列出，并將橢圓中心設(shè)置為編程坐標(biāo)原點(diǎn)。根據(jù)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系方向的確定原則，我們確定與主軸平行的軸為z軸；另一方向垂直于Z軸并平行與橫向滑板移動方向?yàn)閄軸，最終可得出橢圓的數(shù)學(xué)方程為：
通過仔細(xì)觀察曲線方程，發(fā)現(xiàn)得到曲線數(shù)學(xué)方程的坐標(biāo)系原點(diǎn)與編程加工時的坐標(biāo)系原點(diǎn)存在不統(tǒng)一。出現(xiàn)的關(guān)鍵難題如下：
（1）兩種情況下坐標(biāo)系原點(diǎn)位置不一致。編程加工時我們原點(diǎn)通常確定在工件的右端面中心,即圖1中的XOZ坐標(biāo)系；在確定曲線方程時我們是以橢圓對稱中心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)確定的，即圖中X’O’Z’坐標(biāo)系。
（2）兩種情況下X坐標(biāo)取值不一致。數(shù)控車編程中，平時為了便于測量，程序編制過程中X坐標(biāo)通常取直徑值，即直徑編程；而在數(shù)學(xué)方程里面取得是半徑值，即數(shù)學(xué)里面的坐標(biāo)。
三、宏程序編程的教學(xué)思路
1．?dāng)?shù)學(xué)方程中的宏程序編制
先把非圓曲線從零件圖中孤立出來進(jìn)行分析，先在坐標(biāo)系X’O’Z里面進(jìn)行編程
（1）確定自變量：一般情況下，非圓曲線中的X和Z坐標(biāo)的其中一個都可以定義為自變量，但是一般情況下，我們選取變化范圍較大作為自變量，并且要考慮函數(shù)表達(dá)式在宏程序中書寫的方便。按照此原則，如圖1所示，我們?nèi)軸方向作為自變量。
（2）根據(jù)零件圖中曲線的加工確定自變量的變化范圍：正常加工時我們都是從右向左進(jìn)行加工,因此自變量z(即#1)的變化區(qū)間應(yīng)為[0≤z≤40] ,從變化區(qū)間中就能知道自變量z(即#1)的取值變化是從z=40向z=0變化,因此在這里我們可以確定自變量z(即#1)的初值應(yīng)賦為40(宏程序書寫格式為#1=40)，條件判定循環(huán)語句為自變量z≥0（宏程序書寫格式為#1GE0）。
（3）將數(shù)學(xué)方程進(jìn)行轉(zhuǎn)化：將方程轉(zhuǎn)化為以Z為自變量，X為因變量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而得到X的坐標(biāo)，并且用FANUC系統(tǒng)的表達(dá)方式進(jìn)行表達(dá)；即（若X取#2）#2=24*SQRT[1-#1*#1/1600].
（4）根據(jù)加（未完，下一頁）
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