B类宏指令在机械加工中的特殊应用
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摘 要：随着数控加工设备技术的进步与发展，数控机床已成为模具加工技术中不可缺少的关键设备。然而，模具产品的小批量，多品种，短周期等特点，为数控机床的编程带来很大不便，既增加了编程的工作量，又影响着加工的进度。本文以数控宏指令为基础，以华中数控操作系统为例，通过机械加工和无数次的宏指令加工，总结B宏程序在数控铣床/加工中心中的特殊应用。
关键词：数控；宏指令；机械加工；加工中心
数控系统配备了强有力的类似于高级语言的宏程序功能，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。
在大多数的资料中对宏程序的应用，都停留在一些复杂轮廓的加工（如抛物线、椭圆、双曲线、半球、螺旋线等），但是在一些特殊加工零件中虽然不是复杂轮廓，但也满足宏程序的使用条件，也可以把宏程序应用到加工中去。这样就可以大大缩短普通的手工编程方法处理周期长、计算量大等缺点。大大减少了编程人员的工作量。
1. B类宏程序在机械加工中的特殊应用
很多人都认为宏程序只有在一些复杂轮廓中才有用处，通过长时间的加工实践我找到了一些零件中虽然不是复杂轮廓，但也可以使用宏程序进行加工，并且可以在宏指令中套用宏指令。比如：当在加工中遇到一些加工深度比较大的零件的时候，就可以利用宏指令的方法进行加工，避免了调用子程序的不便。如图
通过上图分析：零件是在一个100*100*50的零件上加工出一个80*80*30的凸台，如果是在普通编程方法的基础上进行编程，就需要30深的零件进行多次编程或者进行调用子程序的编程。如果不考虑精加工余量的情况下，选用直径20的铣刀进行加工编程。先对三种编程思路进行对比。
（1）编程周期短
（2）编程人员计算量减少
（3）机床加工时间减少，提高加工效率。
2. 运用B类宏程序在特殊零件编程加工中应用
因为是对宏程序特殊应用进行研究的，所以以下零件只对宏程序编程部分进行分析和编写。通过调研发现如今在加工单位当遇到凸半球之类的零件时，一般都会运用自动编程的方法进行加工编程。但是自动编程的方法加工零件，程序太长，加工时间过长。下面我将对凸半球零件进行宏指令编程。
零件分析：零件是凸半球零件，球的半径为50，并且设定零件的上表面中心为加工原点，但半球的圆心在加工原点负方向50得位置。利用圆上所有点都满足三角函数的特点，图中所画半球是90度到0度。进行编程时要注意零件是一个凸半球，我们要把除半球以外的所以零件全部切削，所以在本编程中进行宏指令的套用。
利用宏程序编程编写过程如下：
1起点赋值：起始点为零件的最上端，自变量为极角α值为90，程序为：#1=90
2终点循环：终始点为半球的X轴线上，极角α为0，因为0为极角α值的最小值，所以变量#1应该大于或等于0，程序为：WHILE #1 GE [0] D01
3轮廓公式：利用极角α来表示Z的值，通过圆公式可得#2=50*SIN[#1*PI/180]，利用极角α来表示X的值，通过圆公式可得#3=50*COS[#1*PI/180]
4轮廓插补：通过图可知，编程原点为零件的最上端，半球圆心与编程原点不是在一个点上，在编程坐标系中，编程原点坐标为（0，0，0），半球原点坐标为（0，0，―50）当把编程原点向半球原点移动时，X轴不变，移动量为0，Y轴不变，移动量为0，Z轴向负方向移动，移动量为50。程序简写为：G01X[#3]；Z[#2-50]；G2I[-#3]；
5因为零件是一个凸半球，所以要把半球到零件边缘的材料全部加工，所以我们就再利用一个宏程序进行加工，还是利用编程六步法进行编程：
①起点赋值：起始点取决于上一段宏指令运行到了零件坐标点其中一个上。程序为：#4=#3+6
②终点循环：终始点为零件的最外面的一个点，并且是利用环形走刀的方式，所以至少为零件的对角线的一半。程序为：WHILE#4LE[145] D02
③轮廓公式 ：通过上图可知加工只要一个X值就可以进行加工了，所以这一步可省略。
④轮廓插补：加工过程中原心未发生变化。程序为：G01X[#4]； G2I[-#4]；
⑤变量步进：自变量X的值是从#3+6向145来移动的所以步进量应该是依次递加的方式，根据刀具的大小可以自行选择步进量。程序为：#4=#4+10
⑥结束循环：END2
6变量步进：因为自变量极角α值的值是从90向0来移动的所以步进量应该是依次减少的方式，布进量越小，走刀轮廓越是接近椭圆轮廓。程序为：#1=#1―5
7结束循环： END1
#1=90
WHILE#1GE[0] D01
#2=50*SIN[#1*PI/180]
#3=50*COS[#1*PI/180]
G01X[#3]
Z[#2-50]
G2I[-#3]
#4=#3+6
WHILE#4LE[145] D02
G01X[#4]
G2I[-#4]
#4=#4+10
END2
#1=#1-5
END1
注：PI：圆周率、在数控系统中三角函数不识别角度，只识别弧度，所以需要把角度转换成为弧度。
参考文献：
[1]彭效润.数控车（高级）.中国劳动社会保障出版社
[2]杨继宏.数控加工工作手册.化学工业出版社
[3]谢辅轩.数控机床编程与操作技术.湖南应用技术学院机械工程学院内部用书
科研项目：湖南省教育厅资助科研项目《机械加工宏程序简易编程法及其应用的研究》（课题批准号：12C1151）的研究成果。