关键词：子程序 宏程序 模具数控铣加工编程

目前，小内存的数控机床仍然是我国在用机床的主流，如何使加工程序变得简洁，对现实加工来说，有着很重要的实际意义。本文作者通过实例介绍了数控铣削加工编程中常用的子程序、宏程序、代码段调用及主轴复合摆动的五轴数控机床的刀具平面转换的应用等方面的内容，希望能为从事数控加工与编程的读者提供借鉴。

一、前言
数控编程作为数控加工的关键技术之一，其程序的编制效率和质量在很大程度上决定了产品的加工精度和生产效率。尤其是随着数控加工不断朝高速、精密方向的发展，提高数控程序的编制质量和效率对于提高制造企业的竞争力有着重要的意义。随着CAD/CAM软件的不断普及应用，数控编程的模式逐渐由自动编程取代手工编程。但CAM软件编程和手工编程有着各自的特长，且现有的CAM软件不能满足所有数控系统的特殊功能，充分结合两种编程模式，对于提高编程的效率和质量有着重要的意义。由于历史的原因，国内企业普通数控机床和高精密数控机床并存的局面将持续很长时间，对于传统的普通数控机床，无法实现高速切削加工，采用高速切削加工的编程策略难以发挥普通数控机床的加工效率，且传统数控机床普遍内存容量有限，因此合理有效地利用传统数控机床的特性，结合CAM软件自动编程和手工编程两种方式，编制简洁合理的小容量数控程序，有着非常现实的意义。

二、子程序及宏程序应用
在实际数控加工编程中，充分利用CAM软件的功能，配合手工编程，如宏程序的应用、代码段及子程序的调用等，可以充分提高数控编程的效率。
1.用户子程序应用实例
实际应用中，针对同一产品的多个相同加工特征的情况，以CAM软件编程或手工编程时，如能充分利用子程序功能，既可减少建模的工作量，也可提高程序的简洁性，降低程序的错误率。在多数数控系统中，子程序调用都有专门的指令，如在FANUC系统中有M98/M99，在DeckelMaho系统中有G14或G22等。如图1所示的分别是轮廓深度铣削循环、矩形阵列铣削循环、圆形旋转阵列铣削循环等三种不同的典型铣削循环。图2则是基于FANUC系统的相应的子程序调用代码，其中O8001为深度铣削循环子程序调用代码、O8002为矩形阵列程序代码、O8003为圆形旋转阵列的循环铣削子程序调用代码。

a)深度铣削循环

b)矩形阵列铣削循环 c)圆形阵列铣削循环
图1 典型铣削循环示意图

a)深度铣削循环调用

b)矩形阵列子程序调用

c)圆形阵列子程序调用
图2 相应子程序循环调用示意图

2. 用户宏程序应用
早期的普通数控机床系统都具有内存容量小的特征，但数控系统大多都提供用户宏程序的功能。使用用户宏程序可以有效地解决比较规则的曲面、圆角、型腔和外形轮廓等加工特征。使用宏程序时，要求思路清楚，语法正确。一般的数控系统提供的宏程序功能由条件判断语句、逻辑运算、算术运算、循环控制语句、系统变量及用户变量设置等组成。其基本功能组成描述如下表所示。
用户宏程序功能组成
如图3所示的是某产品上部圆角的加工，如果以圆柱铣刀或球头刀采用直线拟合的方式进行加工时，采用CAM软件编制此圆角曲面的数控程序，其程序以直线拟合的方式进行加工，程序代码的容量是传统数控机床所无法容纳的，若采用DNC加工，则存在数据丢失的风险。如果以手工编程方式采用宏程序，采用圆柱立铣刀的刀尖或球头刀进行该圆角曲面的圆弧插补加工，则程序变得简洁短小，其程序如图4b所示，而以CAM软件进行编程的直线拟合的加工程序代码如图4a所示。从图中可以看出，CAM编制的程序容量较宏程序的容量大得多。如采用相同的加工插补精度，宏程序只需调节＃110用户变量来调节每层Z轴的加工深度，即可满足加工精度要求。而以直线拟合加工方式提高精度时，程序容量可能呈倍数增加，传统数控机床的容量更难以满足生产要求。同时该程序通过调节＃110用户变量可满足粗加工、半精加工和精加工要求，程序的柔性比用CAM软件编制出的数控程序适应性更好。