iTNC530數(shù)控系統(tǒng)是HEIDENHAIN公司最高端的數(shù)控系統(tǒng)，廣泛的應(yīng)用與五軸、高速、高精密鏜銑類機(jī)床上。在我公司Mikron高速五軸加工中心上iTNC530以其強(qiáng)大的功能、友好的操作界面、安全穩(wěn)定性能成為我們工作中不可或缺的得力助手。
如右圖所示的漏斗型工件在我廠零件中是一種典型形狀，我們一直使用CAM軟件編程，CAM生成的程序由于都為短直線段程序，程序容量大，修改麻煩，同類型的工件不能通用。
而利用iTNC530數(shù)控系統(tǒng)提供的CYCLE 251矩形型腔加工循環(huán)與變量計(jì)算功能，自動(dòng)計(jì)算加工點(diǎn)位坐標(biāo)，分層加工實(shí)現(xiàn)同類型工件加工程序通用，同樣形狀不同尺寸的工件只需簡(jiǎn)單的修改幾個(gè)參數(shù)，就可是實(shí)現(xiàn)通用，并且在循環(huán)中刀具補(bǔ)償自動(dòng)有效，在加工精度、工藝控制、方便現(xiàn)場(chǎng)修改等方面有了很大的提高。
在各類數(shù)控系統(tǒng)中廣泛使用的循環(huán)編程功能，實(shí)現(xiàn)的基本原理即為變量編程，更加深入的了解變量編程，可以更加深入了理解數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本身。本文介紹了利用iTNC530系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上方下圓漏斗形狀編程的算法與技巧。
一、 功能介紹
1.1Q參數(shù)的定義范圍
在iTNC530系統(tǒng)對(duì)話格式編程環(huán)境下，Q 參數(shù)由字母Q 和0 至1999 間的一個(gè)數(shù)字編號(hào)組成。Q 參數(shù)分為三類：
| 含義 | 范圍 |
| 可自由使用的參數(shù)，對(duì)TNC 內(nèi)存中的所有程序有效。 | Q1600 至Q1999 |
| 只要不與SL 循環(huán)發(fā)生重疊便可自由使用的參數(shù)，對(duì)TNC 內(nèi)存中的所有程序有效。 | Q0 至Q99 |
| TNC 特殊功能參數(shù) | Q100 至Q199 |
| 主要用于循環(huán)的參數(shù)，對(duì)TNC 內(nèi)存中的所有程序有效。 | Q200 至Q1199 |
| 主要用于OEM 循環(huán)參數(shù)，對(duì)TNC 內(nèi)存中的所有程序有效。需要機(jī)床制造商或供應(yīng)商協(xié)助。 | Q1200 至Q1399 |
| 主要用于調(diào)用生效的OEM 循環(huán)參數(shù)，對(duì)TNC 內(nèi)存中的所有程序有效。 | Q1400 至Q1499 |
| 主要用于定義生效的OEM 循環(huán)參數(shù)，對(duì)TNC 內(nèi)存中的所有程序有效。 | Q1500 至Q1599 |
由上表可見，最終用戶盡量選用Q1600至Q1999參數(shù)，這樣保證不會(huì)發(fā)生沖突的情況，不過(guò)根據(jù)軟件版本不同，Q參數(shù)的賦值范圍也不盡相同。
1.2 Q參數(shù)的應(yīng)用
1.3Q參數(shù)命令| 基本數(shù)值運(yùn)算 | BASIC ARITHM. | 負(fù)值、加減乘除等 |
| 三角函數(shù)運(yùn)算 | TRIGO-NOMETRY | SIN COS TAN等 |
| 3或4點(diǎn)計(jì)算圓弧 | CIRCLE CALCU-LATION | 圓弧上3點(diǎn)或4點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算圓直徑圓心 |
| 條件跳轉(zhuǎn)指令 | JUMP | 條件判斷跳轉(zhuǎn)，如大于跳轉(zhuǎn)等 |
| 特殊功能 | DIVERSE FUNCTION | PLC、NC數(shù)據(jù)交換，打印等功能 |
| 公式 | FORMULA | 復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算公式 |
| 輪廓計(jì)算 | CONTOUR FORMULA | SL循環(huán)中使用計(jì)算敞開輪廓 |
| 字符串計(jì)算 | STRING FORMULA | 字符的處理 |
1、 算法
在CYCLE 251循環(huán)中可以定義矩形的長(zhǎng)度、寬度、圓角尺寸，采用分層銑削的方式，自動(dòng)更改矩形長(zhǎng)寬與圓角直至漸變?yōu)橐粋€(gè)圓形。
長(zhǎng)度更新：ΔL＝（矩形長(zhǎng)度－底圓直徑）/分層次數(shù)
寬度更新：ΔW＝（矩形寬度－底圓直徑）/分層次數(shù)
倒角半徑：ΔR＝（初始倒角半徑－底圓半徑）/分層次數(shù)
深度更新：ΔH＝最終深度/分層次數(shù)
2、公式
| 計(jì)算 | Q218 = Q218 - (Q2 -Q4) / Q7 | 更新矩形長(zhǎng)度 |
| Q219 = Q219 - (Q3 -Q4) / Q7 | 更新矩形寬度 | |
| Q220 = Q220 + (Q4 / 2 - Q5) / Q7 | 更新圓角半徑 | |
| Q201 = Q1 / Q7 | 計(jì)算下刀深度 | |
| FN 0: Q202 =+Q201 | 負(fù)值下刀深度 | |
| FN 1: Q11 =+Q11 + +1 | 計(jì)數(shù)器加1 | |
| 比較 | FN 12: IF +Q11 LT +Q7 GOTO LBL 1 Q11 < Q7 | 判斷加工深度 |
3、 加工程序
| 主程序 | 0 BEGIN PGM FUNNEL MM | |
| 1 BLK FORM 0.1 Z X-60 Y-50 Z-30 | ||
| 2 BLK FORM 0.2 X+60 Y+50 Z+0 | ||
| 3 TOOL CALL 1 Z S3000 | ||
| 4 CYCL DEF 247 SET DATUM Q339=+6 | 調(diào)用6號(hào)坐標(biāo)系 | |
| 負(fù)值 | 5 FN 0: Q1 =+30 | 漏斗深度 |
| 6 FN 0: Q2 =+110 | 矩形長(zhǎng)度 | |
| 7 FN 0: Q3 =+80 | 矩形寬度 | |
| 8 FN 0: Q4 =+50 | 圓直徑 | |
| 9 FN 0: Q5 =+20 | 矩形圓角 | |
| 10 FN 0: Q7 =+25 | 下刀次數(shù) | |
| 11 L Z+100 R0 FMAX M3 | ||
| 加工圓孔 | 12 CYCL DEF 208 BORE MILLING | 螺旋銑孔循環(huán)定義 |
| Q200=+2 ;Setup clearance | ||
| Q201=-Q1 ;Depth | ||
| Q206=1200 ;Feed rate for plunging | ||
| Q334=2 ;Plunging depth | ||
| Q203=+0 ;Surface coordinate | ||
| Q204=50 ;2nd setup clearance | ||
| Q335=Q4 ;Nominal diameter | ||
| Q342=0 ;Preset diameter | ||
| 13 L X+0 Y+0 R0 FMAX M99 | 循環(huán)調(diào)用 | |
| 14 TOOL CALL 2 Z S3000 | ||
| 15 FN 0: Q11 =+1 | 計(jì)數(shù)器設(shè)1 | |
| 16 Q201 = Q1 / Q7 | ||
| 17 CYCL DEF 251 RECTANGULAR POCKET | 矩形型腔加工循環(huán) | |
| Q215=2 ;Machining operation | ||
| Q218=Q2 ;1st side length | ||
| Q219=Q3 ;2nd side length | ||
| Q220=Q5 ;Rounding-off radius | ||
| Q368=0 ;Allowance for side | ||
| Q224=+0 ;Rotational position | ||
| Q367=0 ;Pocket position | ||
| Q207=1200 ;Feed rate for milling | ||
| Q351=+1 ;Climb/Up-cut | ||
| Q201=-Q201;Depth | ||
| Q202=Q202 ;Plunging depth | ||
| Q369=0 ;Allowance for floor | ||
| Q206=300 ;Feed rate for plunging | ||
| Q338=0 ;Infeed for finishing | ||
| Q200=2 ;Setup clearance | ||
| Q203=+Q203;Surface coordinate | ||
| Q204=2 ;2nd setup clearance | ||
| Q370=1 ;Path overlap | ||
| Q366=2 ;Plunging | ||
| Q385=1800 ;Feed rate for finishing | ||
| 子程序 | 18 LBL 1 | |
| 計(jì)算 | 19 Q218 = Q218 - ( Q2 - Q4 ) / Q7 | 更新X軸長(zhǎng)度 |
| 20 Q219 = Q219 - ( Q3 - Q4 ) / Q7 | 更新Y軸長(zhǎng)度 | |
| 21 Q220 = Q220 + ( Q4 / 2 - Q5 ) / Q7 | 更新圓角半徑 | |
| 22 Q203 = Q203 - Q1 / Q7 | 更新工件表面坐標(biāo) | |
| 23 FN 0: Q202 =+Q201 | 下刀深度 | |
| 24 FN 1: Q11 =+Q11 + +1 | 計(jì)數(shù)器加1 | |
| 25 L X+0 Y+0 R0 FMAX M99 | 新循環(huán)調(diào)用 | |
| 26 FN 12: IF +Q11 LT +Q7 GOTO LBL 1 | 次數(shù)判斷 | |
| 27 L Z+100 R0 FMAX M2 | ||
| 28 END PGM FUNNEL MM |
如上程序只有28句，為CAM程序的千分之一，大大節(jié)省了硬盤空間，并且在iTNC530 中的固定循環(huán)完整的集成了下刀方式、粗精加工工藝分開等各種工藝控制方式，程序編制完成后上機(jī)模式并試驗(yàn)加工，不同尺寸的工件只需修改程序頭中的6個(gè)參數(shù)即可自由控制零件形狀尺寸與加工表面質(zhì)量。
利用這個(gè)思路，我們可將具有一定特征的類型零件，用變量加工的方式替換用CAM編制的程序，使程序更加柔性化。iTNC530面向車間編程的思路可使機(jī)床操作人員在現(xiàn)場(chǎng)較快的完成復(fù)雜零件程序編制，大量的節(jié)省了編程時(shí)間，提高了工作效率。
