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摘 要：数控编程作为数控加工的关键技术之一,其程序编制的效率和质量在很大程度上决定了产品的加工精度和生产率.数控系统的二次开发可扩展编程指令,使用户简单实现非圆曲线的加工功能.以椭圆插补指令为例,阐述了华中HNC-22T数控系统的二次开发过程,提出了一种编程指令的方法.
关 键 词 ：数控系统；二次开发；指令
1.引言
随着科技的发展,机床业已进入以数控技术为核心的时代.数控机床已成为制造业的重要基础,为国民经济提供装备和手段,具有重大的经济效应与社会效应.
产品的加工精度和生产效率很大程度上取决于数控程序的编制是否合理高效,数控编程指令作为数控程序编制的基础元素,其作用尤为重要.目前发那科、西门子、华中、广数等主流数控系统中仅配备直线插补和圆弧插补指令,当加工诸如椭圆、正弦曲线等非圆曲线时使用标准的编程指令已无能为力,须使用宏程序编程.
然而,宏程序的编制对用户的逻辑思维要求高,编程难度大,程序易出错.因此,通过数控系统的二次开发,扩展数控系统的编程指令,实现一个指令行即可加工非圆曲线的功能,可降低用户编程难度,提高编程效率,并降低程序出错的概率.
2.华中HNC-22T数控系统的二次开发
华中HNC-22T数控系统作为一个开放式的数控系统,是以工业PC机为硬件基础,以DOS操作系统为软件平台,为用户提供了一个便捷的二次开发环境.
华中HNC-22T数控系统配备了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、函数运算和逻辑运算,简化了数值计算的繁琐.并且,宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句,使程序的逻辑关系清晰简洁.
华中HNC-22T数控系统在执行G代码指令时将进行参数传值,系统会将当前程序段中A～Z各字段的内容拷贝到局部变量#0～#25中,同时拷贝当前通道九个轴的机床绝对坐标值到局部变量#30～#38中.此外,还可以通过系统变量#1120～#1145来访问A～Z等26个地址字的模态数据,并通过系统变量#1150～#1169来访问0～19组G代码的模态值.
华中HNC-22T数控系统中对于每个局部变量都可用系统宏AR[]来判别该变量是否被定义,如果被定义则可判别其为相对模式或绝对模式.该系统宏的调用格式为AR[#变量号],变量没有被定义时返回0,变量被定义为绝对模式时返回90,变量被定义为相对模式时返回91.
3.华中HNC-22T数控系统的椭圆插补
文章以椭圆插补指令为例,阐述华中HNC-22T数控系统的二次开发过程.
第一步,指定椭圆插补的宏程序名,该宏程序名不能与程序中已有的G代码重复.本例中,指定G88为椭圆插补的宏程序名.
第二步,设计G代码格式.本例中G88格式为：
G88 X__Z__U__W__P__Q__R__F__
其中X和Z为椭圆终点坐标值,U和W分别为X和Z方向上的椭圆半轴值,P和Q分别为X和Z方向上的椭圆中心坐标值,R指定椭圆的凹凸（R为1或未指定时表示凸椭圆）,F为进给速度.
第三步,编写椭圆插补的宏程序
%0088；指定椭圆插补的宏程序名G88
IF[AR[#23]EQ0]OR[AR[#25]EQ0]
M99；如未定义X和Z则退出程序
ENDIF
IF[AR[#20]EQ0]OR[AR[#22]EQ0]
M99；如未定义U和W则退出程序
ENDIF
IF[AR[#15]EQ0]OR[AR[#16]EQ0]
M99；如未定义P和Q则退出程序
ENDIF
IF AR[#17]EQ0
#17等于1；如未定义R则指定R为1
ENDIF
G90；指定绝对编程模式
IF AR[#23]EQ91
#23等于#23+#30；如X为增量坐标值,则转换为绝对坐标值
ENDIF
IF #17EQ1
#20等于#20；根据参数R,如为凸椭圆则U不变
ELSEIF #17EQ-1
#20等于-#20；如为凹椭圆则U取相反数
ELSE
M99；如R既非1也非-1则退出程序
ENDIF
#40等于#32；将当前Z坐标值赋给中间变量#40
WHILE [#40GE#25]；当Z的实际坐标值大于目标坐标值时启动循环
G1[2*#20/#22*SQRT[#22*#22-#40*#40]+#15]Z[#40+#16]；根据椭圆公式进行插补
#40等于#40-0.1；设定加工精度为0.1mm
ENDW
M99；宏程序结束
第四步,将程序%0088拷贝到华中HNC-22T数控系统BIN 文件夹的STATICCY 文件中.
4.椭圆插补应用实例
以图1零件为例,使用二次开发所得的G88椭圆插补指令编写A到B段的外轮廓加工程序.
图1 椭圆插补实例
%0001
M3S800；主轴以800r/min速度正转
T0101；指定刀具和刀补
G0X45Z2；快速移动到进刀点
G71U1R0.5P10Q20E0.2F150 ；粗加工循环指令
N10G0X0S2000
G1Z0F200；定位到A点
G88X20Z-20U10W20P0Q-20；凸椭圆插补
G1X32
Z-26.1；直线插补到凹椭圆起点
G88X32Z-53.9U8W16P40Q-40R-1 ；凹椭圆插补
G1Z-60
X40
Z-70；直线插补到B点
N20X45；退刀
G0X80Z80；返回安全点
M30 ；程序结束
5.结束语
华中HNC-22T数控系统为开放式数控系统,可通过二次开发,诸如椭圆、双曲线、抛物线、正弦曲线等非圆曲线的加工指令,简化编程难度,提高编程效率.文章以椭圆插补指令为例,阐述了华中HNC-22T数控系统的二次开发过程,提出了一种编程指令的方法.