隨著現(xiàn)代制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)控機(jī)床的曰益普及，數(shù)控加工技術(shù)存我同得到了廣泛的應(yīng)用。在CAD／CAM軟件普及應(yīng)用的今天，手工編程的應(yīng)用空間目趨縮小，但是宏程序有其自身的特點(diǎn)，是CAD／CAM軟件編程不可替代的。以日本為例，日本機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化、數(shù)控化、智能化水平高于中同，以CAD／CAM軟件應(yīng)用也很普遍，但是日本行沒有因此而忽略和削弱對宏程序的運(yùn)用。但在我同就宏程序應(yīng) 情況而言，沒有達(dá)到人們期望的應(yīng)用廣度和應(yīng)用效果，本文通過對FANUC 0i系統(tǒng)宏程序 用為例，對宏程序編程的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析及歸納總結(jié)，希望為宏程序的應(yīng)用及推廣起到一定的借鑒作用。

1、宏程序的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　眾昕周知，我同目前被譽(yù)為“世界工廠”、“制造人國”，我國制造上業(yè)存飛速發(fā)展的同時(shí)，與世界制造業(yè)先進(jìn)水平的差距也在不斷縮小。在我同，六成以上數(shù)控銑床(加工中心)都是應(yīng)用在模具行業(yè)，由于模具加工的特殊性和‘些非技術(shù)性原因，CAD／CAM軟件的應(yīng)用由來己久，且日趨成熟，從規(guī)模較大的各種企業(yè)，到那些僅有2～5臺(tái)數(shù)控銑床或加工中心的“數(shù)控加工店”，隨處可見UG、Cimatron、MasterCAM、PowerMILL等世界知名CAD／CAM軟件的身影。

2、宏程序與普通程序的對比

　　通常所講的數(shù)控指令是指ISO代碼指令編程，即每個(gè)代碼的功能是固定的，由系統(tǒng)生產(chǎn)廠家開發(fā)，使用者只需(只能)按照規(guī)定編程即可。但有時(shí)候這些指令滿足不了用戶的需要，系統(tǒng)因此提供了用戶宏程序功能，使用戶可以對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行一定的功能擴(kuò)展，實(shí)際上是數(shù)控系統(tǒng)對用戶的開放，也可視為用戶利用數(shù)控系統(tǒng)提供的工具，在數(shù)控系統(tǒng)的平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)，當(dāng)然這 的開放和開發(fā)都是有條件和有限制的。

　　用戶宏程序與普通程序存在一定的區(qū)別，認(rèn)識(shí)和了解這些區(qū)別，將有助于宏程序的學(xué)習(xí)理解和掌握運(yùn)用。

3、機(jī)械零件的數(shù)控加工技術(shù)特點(diǎn)

　　常見的機(jī)械零件形狀大多都是由各種凸臺(tái)、凹槽、圓孔、斜平面、回轉(zhuǎn)面等組成，很少包含不規(guī)則的復(fù)雜曲面，構(gòu)成其的幾何因素?zé)o外乎點(diǎn)、直線、圓弧，各種二次圓錐曲線(橢圓、拋物線、雙曲線)，以及一些漸開線(常用于齒輪等)，這些都可以用三角函數(shù)、解析幾何等數(shù)學(xué)公式進(jìn)行表達(dá)。除此之外，機(jī)械零件的數(shù)控加工還有如下特點(diǎn):

　　(1)反復(fù)修改參數(shù)，調(diào)整最優(yōu)化的切削狀態(tài);

　　(2)可用邏輯嚴(yán)密的數(shù)學(xué)表達(dá);

　　(3)存在變螺距螺紋的加工、錐度螺紋的加工和深孔鉆加工等疑難加工問題。

4、宏程序與CAD/CAM軟件生成程序的加工性能對比

　　宏程序的合理應(yīng)用，一方面要求編程者具有相應(yīng)的工藝知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，即確定合理的刀具、走刀路線和切削用量等;另一方面也要求編程者其有相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，即通過嚴(yán)密的數(shù)學(xué)語言配合標(biāo)準(zhǔn)的格式語句表達(dá)出編程意圖。任何零件的數(shù)控加工只要能夠用嚴(yán)密的邏輯數(shù)學(xué)表達(dá)出來，就能應(yīng)用宏程序進(jìn)行程序編制，且程序篇幅都比較精煉，便于數(shù)控機(jī)床的存儲(chǔ)及隨時(shí)調(diào)用。

　　在應(yīng)用宏程序進(jìn)行數(shù)控編程加工過程中以下兩方面優(yōu)勢是不難發(fā)現(xiàn)。一方面，宏程序短小精悍，即使是最廉價(jià)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，其內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間也會(huì)有10KB左右(FANUC 0i系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置一般為128KB或256KB)，完全容納得下任何復(fù)雜的宏程序，因此根本無須考慮機(jī)床與外部電腦的傳輸速度對實(shí)際加工速度的影響。另一方面，為了描述加工運(yùn)動(dòng)軌跡，宏程序必然會(huì)最大限度地使用數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的各種指令代碼，例如圓弧插補(bǔ)或螺旋插補(bǔ)指令等。在執(zhí)行宏程序時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)可以直接識(shí)別這些指令進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，且運(yùn)算速度極快，再加上伺服電動(dòng)機(jī)和機(jī)床的迅速響應(yīng)，使得加工效率極高。

　　而對于CAD/CAM軟件生成的程序，情況則要復(fù)雜的多。

　　首先，CAD/CAM軟件生成的刀路軌跡生成不夠優(yōu)化合理。在CAD/CAM軟件中，生成刀路軌跡的實(shí)質(zhì)就是在允許的誤差值范圍內(nèi)沿每條路徑用直線去逼近曲面的過程。這樣任意曲面自然都能對付，而且也是完全合理的做法，但是在加工規(guī)則曲面(如球面)時(shí)，工藝上就出現(xiàn)廠‘些問題，由于CAD/CAM軟件構(gòu)造曲面的底層數(shù)學(xué)模型所限，也由于CAD/CAM軟件對曲面生成刀具軌跡的逼近原理所限，在執(zhí)行事實(shí)上真正的整圓或圓弧軌跡時(shí)，軟件無法智能地判斷這里是“真正的整圓或圓弧”，生成的程序并不是G02/G03指令，而是G01逐點(diǎn)逼近形成的“圓”?？梢韵胂駷闉檎齨邊形去逼近個(gè)圓，只不過這個(gè)“n”非常巨大而已。

　　其次,CAD/CAM軟件生成的程序代碼冗長給傳輸加工帶來不便。由于CAD/C八M軟件生成的刀路軌跡生成不夠優(yōu)化，導(dǎo)致程序代碼冗長。如果通過RS-2321的串口通信來實(shí)現(xiàn)DNC在線加工,程序傳輸速率往往跟不仁機(jī)床的節(jié)拍，在實(shí)際加工中「.丁以看到機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有明顯的斷續(xù)、遲滯，對于FANUC系統(tǒng)，即使打開DNC緩沖，或設(shè)置G51.1參數(shù)，也難以有大的改觀。

　　最后，CAD/CAM軟件生成的程序很難提高。在實(shí)際加工過程中，宏程序執(zhí)行進(jìn)給速度F=2000mm/min，都可以保持非常均勻、快速而且平穩(wěn)的螺旋運(yùn)動(dòng)，但是通過CAD/CAM軟件生成的程序，即使通過使用外部用戶功能生成相似的刀具軌跡，但刀具軌跡是根據(jù)給定的誤差值用G01逐段 逼近的實(shí)現(xiàn)，機(jī)床運(yùn)行的實(shí)際速度也上不去，當(dāng)進(jìn)給速度小于600mm/min時(shí)還不明顯，如果F設(shè)定為1000mm/min左右，就可以看到機(jī)床在明顯的顫抖，例如MasterCAM在后置處理的環(huán)節(jié)中，允許使用者設(shè)定最最小半徑值最大半徑值生成G02/G03命令，其實(shí)就是G02／G03術(shù)逼近相鄰的若干段直線段，以達(dá)到減少程序字節(jié)，提高機(jī)床實(shí)際運(yùn)行速度的目的，這樣雖然有了較大的改善， 但不能從根本上解決問題。由此可見，在后置處理上做文章有一個(gè)根本的弊端，它并沒有改變或優(yōu)化刀具軌跡本身， 是增加一個(gè)“二次逼近”的計(jì)算過程，必然會(huì)導(dǎo)致額外的誤差累積，也不可能從根本仁解決問題。

5、結(jié)語

　　綜合所述，宏程少獷有其獨(dú)特的特點(diǎn)，是CAD/CAM軟件不可完全取代的，在CAD/CAM軟件普及應(yīng)用的今天，并非“無用武之地”，因此進(jìn)行宏程序的應(yīng)用性研究是非常必要的。