第五節(jié)　子程序的編程與應(yīng)用

【工作任務(wù)】

制訂如圖3-40所示零件的加工工藝方案，應(yīng)用子程序編寫程序并加工軟管接頭右端楔槽，毛坯選用φ25mm×80mm的黃銅。

圖3-40　軟管接頭

【相關(guān)理論】

一、子程序

1.子程序的概念

（1）子程序的定義　機(jī)床的加工程序可以分為主程序和子程序兩種。主程序是一個(gè)完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主體部分。它與被加工零件或加工要求一一對(duì)應(yīng)，不同的零件或不同的加工要求，都有唯一的主程序。

在編制加工程序時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到一組程序段在一個(gè)程序中多次出現(xiàn)，或者在幾個(gè)程序中都要使用它。這個(gè)典型的加工程序可以做成固定程序，并單獨(dú)加以命名，這組程序段就稱為子程序。

子程序一般都不可以作為獨(dú)立的加工程序使用，它只能通過主程序進(jìn)行調(diào)用，實(shí)現(xiàn)加工中的局部動(dòng)作。子程序執(zhí)行結(jié)束后，能自動(dòng)返回到調(diào)用它的主程序中。

（2）子程序的嵌套　為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化加工程序，可以允許其子程序再調(diào)用另一個(gè)子程序，這一功能稱為子程序的嵌套。

當(dāng)主程序調(diào)用子程序時(shí)，該子程序被認(rèn)為是一級(jí)子程序，F(xiàn)ANUC 0系統(tǒng)中的子程序允許4級(jí)嵌套，如圖3-41所示。

圖3-41　子程序的嵌套

2.子程序的調(diào)用

（1）子程序的格式　在大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中，子程序和主程序并無本質(zhì)區(qū)別。子程序和主程序在程序號(hào)及程序內(nèi)容方面基本相同，僅結(jié)束標(biāo)記不同。主程序用M02或M30表示其結(jié)束，而子程序在FANUC系統(tǒng)中則用M99表示子程序結(jié)束，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返回主程序功能，如下述子程序。

O0410；

G01　U-1.0　W0；

……

G28　U0　W0；

M99；

對(duì)于子程序結(jié)束指令M99，不一定要單獨(dú)書寫一行，如上面子程序中最后兩段可寫成“G28 U0 W0 M99”。

（2）子程序在FANUC系統(tǒng)中的調(diào)用在FANUC 0系列的系統(tǒng)中，子程序的調(diào)用可通過輔助功能指令M98指令進(jìn)行，同時(shí)在調(diào)用格式中將子程序的程序號(hào)地址改為P，其常用的子程序調(diào)用格式有兩種：

格式一　M98 P××××L××××；

例1　　M98 P100 L5；

例2　　M 98 P100；

其中，地址符P后面的四位數(shù)字為子程序號(hào)，地址L的數(shù)字表示重復(fù)調(diào)用的次數(shù)，子程序號(hào)及調(diào)用次數(shù)前的0可省略不寫。如果只調(diào)用子程序一次，則地址L及其后的數(shù)字可省略。如上例1表示調(diào)用O100子程序5次，而例2表示調(diào)用子程序1次。

格式二　M98 P××××××××；

例3　　M98 P50010；

例4　　M98 P510；

地址P后面的八位數(shù)字中，前四位表示調(diào)用次數(shù)，后四位表示子程序號(hào)，采用這種調(diào)用格式時(shí)，調(diào)用次數(shù)前的0可以省略不寫，但子程序號(hào)前的0不可省略。如例3表示調(diào)用O0010子程序5次，而例4則表示調(diào)用O510子程序1次。

子程序的執(zhí)行過程示例如下。

主程序：

（3）子程序調(diào)用的特殊用法

①子程序返回到主程序中的某一程序段　如果在子程序的返回指令中加上Pn指令，則子程序在返回主程序時(shí)，將返回到主程序中有程序段段號(hào)為n的那個(gè)程序段，而不直接返回主程序。其程序格式如下：

M99 Pn；

M99 P100；（返回到N100程序段）

②自動(dòng)返回到程序開始段　如果在主程序中執(zhí)行M99，則程序?qū)⒎祷氐街鞒绦虻拈_始程序段并繼續(xù)執(zhí)行主程序。也可以在主程序中插入M99 Pn；用于返回到指定的程序段。為了能夠執(zhí)行后面的程序，通常在該指令前加“/”，以便在不需要返回執(zhí)行時(shí)，跳過該程序段。

③強(qiáng)制改變子程序重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)　用M99 L××指令可強(qiáng)制改變子程序重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)，其中L××表示子程序調(diào)用的次數(shù)。例如，如果主程序用M98 P××L99，而子程序采用M99 L2返回，則子程序重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)為2次。

3.子程序調(diào)用編程實(shí)例

將某一方向上形狀、間距相同的加工要素，用增量方式編成子程序，用調(diào)用這個(gè)子程序的次數(shù)來分布該間距、形狀相同的加工要素，稱為子程序的平移加工。

例　試用子程序方式編寫圖3-42所示活塞桿外輪廓的加工程序。

分析本例的主要目的是掌握切槽等固定循環(huán)在子程序中的運(yùn)用。要加工的6個(gè)槽的寬度、深度、槽與槽之間的距離均相同，即前一個(gè)槽的起點(diǎn)位置到后一個(gè)槽的起點(diǎn)位置之間的距離均為5+3=8（mm），根據(jù)這樣的規(guī)律，可以使用增量尺寸來編制子程序，主程序中調(diào)用6次子程序來簡(jiǎn)化編程，完成6個(gè)槽的加工。

現(xiàn)選用切槽刀寬3mm，刀位點(diǎn)在切槽刀的左側(cè)，直徑編程，子程序的刀具起點(diǎn)（X，Z）=（31.0，-63.0）由主程序給定，其加工程序如下：

O0430；

　　　G99 G40 G21；

　　　T0101；　　　　　?。ㄞD(zhuǎn)外圓車刀）

　　　M03 S800；

　　　G00 X41.0 Z2.0；

　　　G71 U1.5 R0.3；　?。ù周囃鈭A表面）

　　　G71 P100 Q200 U0.3 W0.0 F0.2；

N100 G00 X0.0 F0.05 S1600；

　　　G01 Z0.0；

　　　G03 X30.0 Z-15.0 R15.0；

　　　G01 Z-66.0

　　　　　X34.0 Z-73.0；

　　　　　Z-80.0；

N200 G01 X41.0；

　　　G70 P100 Q200；　　（精車外圓）

　　　G00 X100.0 Z100.0；

　　　T0202；　　　　　?。ㄞD(zhuǎn)切槽刀，設(shè)刀寬為3mm）

　　　M03 S600；

　　　G00 X31.0 Z-63.0；

　　　M98 P60431；　　　　（調(diào)用子程序6次）

　　　G00 X100.0 Z100.0；

　　　M30；

O0431；　　　（子程序）

　　　G75 R0.3；

　　　G75 U-5.0 W2.0 P1500 Q2000 F0.1；

　　　G01 W8.0 F0.1；

　　　M99；

圖3-42　活塞桿

4.編寫子程序時(shí)的注意事項(xiàng)

①在編寫子程序的過程中，最好采用增量坐標(biāo)方式進(jìn)行編程，以避免失誤。

②在刀尖圓弧半徑補(bǔ)償模式中的程序不能被分隔指令。如下程序所示：

在以上程序中，刀尖圓弧補(bǔ)償模式在主程序中被“M98 P2”分隔而無法執(zhí)行，在編程過程中應(yīng)該避免編寫這種形式的程序。在有些系統(tǒng)中如出現(xiàn)該種刀尖圓弧半徑補(bǔ)償被分隔指令的程序，在程序運(yùn)行過程中還可能出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警。正確的書寫格式如下：

【手工編程】

1.選擇機(jī)床與夾具

選擇FANUC 0i系統(tǒng)、前置刀架式數(shù)控車床加工，夾具采用通用三爪卡盤，編程原點(diǎn)設(shè)在工件左、右端面與主軸軸線的交點(diǎn)上。

2.加工步驟（僅加工工件右輪廓）

①用G71、G70指令粗、精加工右端外形輪廓。

②調(diào)用子程序加工楔槽。

3.基點(diǎn)計(jì)算

P（13.44，0），Q（15.38，-0.76），M（16.66，-10.0），N（15.06，-10.83）

4.刀具、切削用量選擇

左端粗加工輪廓時(shí)，采用60°V型刀片右偏刀（圖3-43（a））進(jìn)行加工。切削用量：粗車為S800、f0.2、a _p1.5；精車為S1600、f0.1、a _p0.15。

圖3-43　加工刀具

加工左端內(nèi)凹接頭輪廓時(shí)，采用55°菱形刀片左偏刀（圖3-43（b））進(jìn)行加工。切削用量：S1600、f0.1、a _p0.15。

此外，當(dāng)進(jìn)行批量加工時(shí)，還可采用特制的成形刀具（圖3-43（c））加工。

5.編寫加工程序

參考加工程序見表3-14，子程序采用相對(duì)值進(jìn)行編程。

表3-14　軟管接頭參考程序

續(xù)表

【拓展練習(xí)】

練習(xí)1：完成圖3-44所示零件的加工方案和工藝規(guī)程的編制，并利用子程序進(jìn)行編程編制精加工程序，毛坯選用φ45mm×58mm的鋼料。

圖3-44　圓弧錐軸

將工件輪廓用增量方式編成子程序，用調(diào)用這個(gè)子程序的次數(shù)來分層切除多余毛坯的切削方式稱之為分層切削（類似于G73指令）。

進(jìn)行圓弧錐軸的加工時(shí)，注意刀具副后角應(yīng)大于15°，防止與工件發(fā)生干涉。參考程序見表3-15。

表3-15　圓弧錐軸參考程序

續(xù)表

練習(xí)2：試用子程序調(diào)用的方式編寫圖3-45所示手柄外溝槽的加工程序（設(shè)切槽刀刀寬為2mm，左刀尖為刀位點(diǎn)）。

圖3-45　手柄外溝槽