5 加工和辅助工艺参数设计

　 5.1 光轴类零件的加工和辅助工艺参数的处理

　(1) 光轴类零件的加工工艺过程比较简单，最终用户稍加nc编程基础的培训，便可以通过人工g代码编程、示教模式，并配合自定义m代码来完成编程。

　 以下零件为例，淬火区域为红色部分，g代码设计如下，其中x，z轴的数据(如下例中的z1、x1等)最终用户可以通过图纸计算得出，也可以通过cnc的示教功能采集得出。

g01 z1 f#212 z轴提升到进给起点位置
m03 s500 变频电机on。
g01 x1 f#213 x轴进给到淬火位置，进给f值 #213
m9 淬火感应器加热
g04 x#145 延时变量#145秒
m25 冷却喷液开
g01 z2 f100 z轴到淬火终点，进给f值直接指定
m10 淬火感应器停止加热
g01 z3 f#223 z轴提到安全位置，进给f值 #223
g04 x5 延时时间也可以通过x值直接指定
m26 主喷液延时断
g01 x0 f#213 x轴退回，进给f值 #213
m05 变频电机off
m02 程序结束

(2) 淬火辅助工艺参数的处理。在淬火零件加工过程中，都会涉及到一些淬火机床加工辅助工艺参数，如淬火进给速度f，延时时间x等，这些参数即可以通过lcd规划的变量表格输入，也可以通过具体数值直接给定，如上例说明描述。工艺参数界面规划如下：

　5.2 齿轮类零件加工

　 齿轮零件一般主要分为直齿类零件和斜齿类零件两大类，人字型齿轮和阶梯类齿轮也是这两大类零件的延伸。以下就直齿轮零件的加工过程为例进行说明，cnc是如何结合工艺要求给操作者提供最便利的编程方式。将直齿类零件圆周，展开如图5所示。

图5 直齿类零件圆周展开图

　直齿淬火的一个淬火周期过程如下：z轴快速进给到淬火起点b——x轴淬火感应头进给到齿根——z轴以淬火速度提升，淬火感应头由淬火起点b上升到淬火终点c——z轴，继续以快速进给提升到喷液安全距离d——x轴淬火感应头退回到齿顶---y轴分度一个齿距a。直齿齿轮一个加工周期的g代码编辑如下：

n01 g01 z#210 f#212 z轴提升到进给起点位置(直齿轮)
g01 x#250 f#213 x轴进给到淬火位置，进给f值 #213
m9 淬火感应器加热
g04 x#145 延时变量#145秒
m25 冷却喷液开
g04 x0.5
m27 辅助冷却喷液开
g01 z#220 f#222 z轴提升到淬火终点，进给f值 #222
m10 淬火感应器停止加热
g04 x0.5
m28 辅助喷液关
g01 z#230 f#223 z轴提升到喷液停止位置d，进给f值 223
g04 x#124 延时变量#124秒
m26 主喷液延时断
g01 x#240 f#213 x轴退回，进给f值 #213
g01 z#210 f#212 z轴下降到进给起点位置，进给f值 #212
n100 g01 y#13125 f#168 y轴分度，进给f值 #168
n20m99

　 以上的举例，只是齿轮类零件的一个齿加工周期的工艺过程，对于多齿零件编程如果依靠操作者人工g代码编程和示教方式生成数据并不合适。因此需要更为便利的编辑功能来实现g代码的自动生成和处理。

6 编程方式讨论

　 6.1 增量编程配合宏指令编程方式

　 宏指令编程就是利用cnc系统自身macro宏指令功能，进行数学、逻辑运算来实现加工程式自动循环。例如：

g65 l01 p#1 a0 齿数加工计数#1清零
n01 g01 z#210 f#212 z轴提升到进给起点位置(直齿轮)
-------------------
------------------- 直齿齿轮一个加工周期的g代码#p#分页标题#e#
------------------
g01 z#210 f#212 z轴下降到进给起点位置，进给f值 #212
n100 g01 v#999 f#168 y轴增量分度齿距#999，进给f值 #168
g65 l01 p#2 a#1 当前齿数#1送入#2
g65 l02 p#1 a#2 b1 #2+1=#1加工计数#1加一
g65 l81 p02 a#1 b#3 判断，如果#1=#3，goto n02 #3为设定齿数
g65 l84 p01 a#1 b#3 判断，如果#1<#3，goto n01 #3为设定齿数
n02 m02

　 通过cnc增量编程，并配合macro宏指令功能编程方式，y轴的增量进给v值必须设定的很精确，否则会产生累计误差！并且机械上的误差是没有办法通过具体的数据修正。此外macro宏指令属于nc高阶应用语言，使用者也较难掌握，因此该方案并不是齿轮编程的最佳应用方案。

　 6.2 通过变量表格和cnc自动生成g代码数据链方式

　 通过上述g代码的编辑不难发现，齿轮在淬火加工时，每个齿的加工过程中，其g代码数据x、z值都是固定不变的。以直齿齿轮为例，只有y轴的分度数据y#13125需要不断的更新，而x、z值可以通过变量的形式固化在nc程序中去。而y值y#13125的数据在不考虑修正的情况下，差值是固定的增量数值等于一个齿距。故可以利用cnc的特殊执行模式r154、r242来实现变量表格和cnc自动生成g代码数据链的编辑方式。该方案的核心方法如下（见图6）。

图6 方案的核心方法

6.3 cnc状态c255和r242的说明

　 在编辑模式下，利用plc使cnc状态c255=1，即可激活r242功能。当r242=特定数值时，cnc可以实现特定的自定义按键功能。从而可以在编辑模式下自动生成程式内容，配合lcd变量表格功能，程式就可以以变量表格数据链的形式展现给使用者，而且变量表格里的生成的每个数据都可以单独修改。

自动生成y轴数据链的plc规划如下(见图7)

图7 自动生成y轴数据链的plc规划

　 6.4 r154的说明

　中达电通putnc-h4系列cnc，除了有标准g，mcode执行模式外，还有另一种较特殊的执行模式。只要 r154 有某一bit位为1后，cnc就会被切换到特殊的执行模式中，并且依照指定的程序位置来做子程序跳跃的功能。 r154 可以同时多个 bit on，但每单节只执行一次跳跃动作 (bit位较低的，优先权高)。

　 举例说明：主程序单节n00 y36.000当r154bit24=1时，在主程序在执行过程中，并不会去执行n00 y36.000 而是会去执行子程序o0792里的程式内容，数据36.000同时被cnc存放到变量地址#13125。

　所以只要将齿轮加工一个齿的加工程式固化到子程序o0792中，并且在主程序执行过程中，能够不断将y轴的分度数据赋值到变量地址#13125里，即可实现整个齿轮的连续淬火加工控制。

　 通过变量表格和cnc自动生成g代码数据链方式也同样适用于斜齿齿轮和其它各类齿轮零件的编辑，在此不在复述。通过这种方案，最终用户无须具备nc编程的知识和能力，只需根据编辑对话框的要求填入相应工艺参数，就可以通过plc运算自动计算出y轴分度的绝对坐标数值，不会存在增量方式的累计误差，并且可以以g代码的形式存储下来。操作者还可以根据实际加工情况来修改变量表格中数据链的数值，因此使用最为简单和便利，是齿轮编程的最佳应用方案。

　 为了满足不同用户的需求和淬火机床加工光轴类零件的需要，我们设计了标准g代码编程和变量表格两种编程方式，操作者只需在编辑lcd画面选择不同的路径即可。

7 结束语

　本案是中达电通通用型cnc数控系统在产业机械上的一个典型应用。对于cnc产业机械而言，cnc系统的操作和使用，以及零件加工的工艺条件都和标准的金属切削类数控机床存在很大的差异，所以最佳的客制化方案是应该在充分了解产业机械的加工工艺特点和机床的最终用户操作和使用需求的基础上来开发的实现的。

　 只有从机床制造商的实际应用出发，并结合中达电通的通用型cnc开放系统架构这一优点，合理的对cnc系统的plc和lcd进行规划开发，才能够提供更有价值的客制化控制解决方案。