0 引言

　　在歷年的廣東省數(shù)控技能競(jìng)賽中，都會(huì)遇到包含有橢圓、拋物線等非圓曲線的零件。對(duì)這類零件的手工編程，常使用宏程序功能來(lái)完成。GSK980TD 廣州數(shù)控車削系統(tǒng)的宏程序?qū)儆贏 類，直觀性和可讀性比B 類宏程序差，實(shí)際生產(chǎn)中較少使用，鮮有書(shū)籍介紹到它。但廣州數(shù)控系統(tǒng)在華南地區(qū)占有率很高，在技能競(jìng)賽時(shí)往往會(huì)選用它進(jìn)行參賽。筆者總結(jié)多次指導(dǎo)學(xué)生參加技能競(jìng)賽在GSK980TD宏程序上的應(yīng)用心得，以期與同行交流提高。

1 GSK980TD 數(shù)控系統(tǒng)宏程序概述

　　宏程序?qū)嵸|(zhì)是含有變量的子程序。在GSK980TD 數(shù)控系統(tǒng)中，調(diào)用宏程序的方法與調(diào)用子程序的方法相同，其格式是M98 P______ （式中P 后跟的數(shù)字為被調(diào)用宏程序的程序號(hào)）；宏程序本體的編寫格式與子程序的編寫格式也相同：以程序號(hào)開(kāi)始，用M99 結(jié)束。在GSK980TD 數(shù)控系統(tǒng)的宏程序中，表達(dá)各種數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯關(guān)系是通過(guò)G65 Hm格式的宏指令來(lái)表達(dá)的，例如要表達(dá)#201、#202 和#205 三個(gè)變量的加法運(yùn)算關(guān)系時(shí)，就要寫成：G65 H02 P#205 Q#201 R#202；。

2 編制橢圓宏程序的步驟和方法

　　2.1 根據(jù)圖紙尺寸，列出橢圓方程

　　在解析幾何學(xué)中，表達(dá)橢圓曲線的方程有兩種：標(biāo)準(zhǔn)方程x2/a2 + y2/b2 =1（a>b>0）和參數(shù)方程x=acos、y=bsin（a>b>0，為橢圓的離心角）。標(biāo)準(zhǔn)方程使用的是直角坐標(biāo)系，參數(shù)方程使用的是極坐標(biāo)系。從加工精度、程序的數(shù)據(jù)量和加工效率出發(fā)，在數(shù)控車床上編制橢圓宏程序時(shí)采用極坐標(biāo)方程來(lái)編程，具有計(jì)算方便、無(wú)需作任何判斷就可自動(dòng)過(guò)象限、終點(diǎn)判別簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。

　　2.2 選定自變量

　　在橢圓的參數(shù)方程中，每一個(gè)具體的角度值都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的Y 或X 值，因此一般采用角度值作為自變量。

　　2.3 進(jìn)行坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換，確定橢圓的宏表達(dá)式

　　由于數(shù)控車床的編程坐標(biāo)系是Z、X 軸，因此要進(jìn)行坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換，把橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程或參數(shù)方程中的X、Y 軸相應(yīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)控車床編程坐標(biāo)系中的Z、X 軸。又由于在數(shù)控車床編程中X 向多采用直徑編程，故橢圓的宏表達(dá)式變換為：z=acos，x=（bsin）2。

　　2.4 確定橢圓圓心相對(duì)于編程坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏離量

　　在實(shí)際加工中，橢圓的圓心相對(duì)于工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置有多種形式，如橢圓的圓心與工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合、橢圓的圓心在工件坐標(biāo)系的任意位置上，分別如圖1（a）和（b）所示。因此需考慮橢圓的圓心與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，從而確定橢圓圓心相對(duì)于工件原點(diǎn)的偏離量，以正確表達(dá)橢圓上的點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

　　2.5 確定橢圓的加工軌跡

　　2.5.1 粗車橢圓的加工路線。粗車橢圓的切削進(jìn)給路線有階梯式和仿形式兩種，階梯式走刀法的切削效率高，適用于粗車外凸型的橢圓；仿形式走刀法適用于粗車內(nèi)凹型的橢圓。

　　2.5.2 確定精車橢圓的加工路線。由于精車零件的加工路線原則上是沿零件輪廓順序走刀來(lái)完成，因此精車橢圓的加工路線是：以角度值為自變量，根據(jù)橢圓的參數(shù)方程利用角度的微小變化來(lái)擬合橢圓的最終輪廓表面。

　　2.6 確定構(gòu)成循環(huán)的條件，明確加工范圍

　　在宏程序的編制中，終點(diǎn)判別是很重要的，它控制著循環(huán)語(yǔ)句的執(zhí)行。采用極坐標(biāo)編程時(shí)，以角度值為自變量，構(gòu)成循環(huán)的條件是橢圓的離心角，并需確定該值的加工范圍。加工如圖2 所示的橢圓，以角度值為自變量，采用階梯式粗車路線的起始角度是90，終止角度是0，角度變化從90變化到0；采用仿形式粗車路線的起始角度是0，終止角度是90，角度變化從0變化到90；而精車橢圓的起始角度是0，終止角度是90，角度的變化從0變化到90。

3 橢圓宏程序的設(shè)計(jì)實(shí)例

　　使用GSK980TD 系統(tǒng)的數(shù)控車床編程加工零件。

4 編制橢圓宏程序的幾個(gè)注意要點(diǎn)和技巧

　　4.1 變量值不帶小數(shù)點(diǎn)時(shí)，單位是0.001mm 或0.001mm。

　　4.2 自變量的初始值要放在循環(huán)語(yǔ)句的外部，不可放在循環(huán)內(nèi)，否則沒(méi)有計(jì)算結(jié)果，系統(tǒng)永遠(yuǎn)執(zhí)行初始值，成為死循環(huán)。

　　4.3 橢圓的加工精度與編程時(shí)所選擇的角度增量值有關(guān)。角度增量值越小，加工精度越高；但是減少角度增量值會(huì)造成數(shù)控系統(tǒng)工作量加大，運(yùn)算繁忙，影響進(jìn)給速度的提高，從而降低加工效率。因此必須根據(jù)加工要求合理選擇角度增量值。一般在滿足加工要求前提下，盡可能選取較大的角度增量值。

　　4.4 靈活地與子程序結(jié)合使用，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化程序和提高編程效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　宏程序是數(shù)控技能競(jìng)賽的主要知識(shí)點(diǎn)之一。GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)的宏程序雖比較繁瑣難懂，但掌握了它的編程方法和技巧，也能很好地完成如橢圓、拋物線等非圓曲線的手工編程工作。