摘要：數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)備，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。掌握數(shù)控編程技術(shù)是充分利用好這類裝備關(guān)鍵，也是我們提高數(shù)控銑削工程訓(xùn)練教學(xué)水平的重要標(biāo)志。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 數(shù)控銑削加工數(shù)控編程 “R”參數(shù)編程
“數(shù)控銑削技術(shù)訓(xùn)練”是我中心新近開設(shè)的一門理論性較強(qiáng)的工程訓(xùn)練科目。在教學(xué)形式上，它不同于過去傳統(tǒng)的、機(jī)械的“金工實(shí)習(xí)”。其訓(xùn)練目的是：了解當(dāng)今先進(jìn)的機(jī)械制造方法，充分發(fā)揮當(dāng)今大學(xué)生知識新、反應(yīng)快、創(chuàng)造力強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合具體的實(shí)踐教學(xué)，廣泛培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
由于受客觀條件和教學(xué)時(shí)間的限制，自動編程（計(jì)算機(jī)編程）在目前各高校的工程訓(xùn)練中還未被普及，為了了解編程的基本原理及方法，手工編程仍為最常用的基本訓(xùn)練內(nèi)容之一。
對于加工形狀簡單的零件，計(jì)算比較簡單，程序不多，采用手工編程較容易完成，因此在點(diǎn)定位加工及由直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛應(yīng)用。但對于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及曲面的零件，用一般的手工編程就有一定的困難，且出錯(cuò)機(jī)率大，有的甚至無法編出程序。而采用“R”參數(shù)編程則可很好地解決這一問題。
非圓曲線輪廓零件的種類很多，但不管是哪一種類型的非圓曲線零件，編程時(shí)所做的數(shù)學(xué)處理是相同的。一是選擇插補(bǔ)方式，即首先應(yīng)決定是采用直線段逼近非圓曲線，還是采用圓弧段逼近非圓曲線；二是插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。采用直線段逼近零件輪廓曲線，一般數(shù)學(xué)處理較簡單，但計(jì)算的坐標(biāo)數(shù)據(jù)較多。
等間距法是使一坐標(biāo)的增量相等，然后求出曲線上相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，將相鄰節(jié)點(diǎn)連成直線，用這些直線段組成的折線代替原來的輪廓曲線（見圖 1 ）。其特點(diǎn)是計(jì)算簡單，坐標(biāo)增量的選取可大可小，選得越小則加工精度越高，同時(shí)節(jié)點(diǎn)會增多，相應(yīng)的編程費(fèi)也將增加，而采用“R”參數(shù)編程正好可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。
現(xiàn)今數(shù)控銑床一般都具備“R”參數(shù)編程功能，如西門子802D數(shù)控系統(tǒng)，這給手工編寫某些復(fù)雜圖形的程序帶來了方便。如圖 2、3 所示，當(dāng)要加工一個(gè)周期的正弦線時(shí)，通常的方法是采用自動編程，若用手工編程，則可用“R”參數(shù)編程較簡單。曲線上坐標(biāo)點(diǎn)選取的多少，可視加工精度而定。
“R”參數(shù)編程的實(shí)質(zhì)，就是用變量“R”編寫出“子程序”，并根據(jù)“R”數(shù)值的條件，
多次調(diào)用“子程序”，以簡化編程。如：用變量R1表示上圖中從0到2л各點(diǎn)弧度值；用[ X=100*R1/2л，Y=25*SIN（R1）]表示一個(gè)子程序，若要在正弦線上選取1000個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，只可將子程序調(diào)用1000次即可。
合理的選用“R”參數(shù)編程，可以提高某些零件的加工精度（多選節(jié)點(diǎn)）和編程效率，它也是手工編制復(fù)雜零件程序的主要方法之一，在不具備計(jì)算機(jī)自動編程的情況下一般常采用這種辦法。
編程舉例：（西門子802D系統(tǒng)）
試用“R”參數(shù)編程的方法編制整圓的程序（如圖4 ）。
分析：若不用圓弧插補(bǔ)，可將圓均分成360份，再用直線插補(bǔ)連接。變量R1=50表示半徑，R2=360表示共分了360份，R3=1表示間隔1份，R4=0表示初始角度。
程序如下：
O0001
N10 G54 G42 G90 G00 X50 Y0 Z100
N20 G01 F20 S600 M03 Z-10
N30 R1=50 R2=360 R3=1 R4=0
N40 AA：X=R1*COS（R4） Y=R1*SIN（R4）
N50 R4=R4+1 R2=R2-R3
N60 IF R2＞＝0 GOTOB AA
N70 G00 Z50
N80 G40 M2
注解：程序中，N30程序段為條件設(shè)定；N40程序段即為程序名為AA的子程序；N50 中R4、R3是參數(shù)變量，每調(diào)用一次，R4將增加1度，R2減少1份；N60中 IF為有條件的，GOTOB 表示向前跳轉(zhuǎn)，就是只有當(dāng)R2大于等于零時(shí)才向前跳轉(zhuǎn)到子程序AA處。
以上程序可以看出，用“R”參數(shù)編程，不管選取的節(jié)點(diǎn)是多少，其程序段不會增加，這就是“R”參數(shù)編程的主要特點(diǎn)。
“R”參數(shù)編程千變?nèi)f化，掌握它的關(guān)鍵就在于抓住圖形輪廓規(guī)律，靈活地運(yùn)用好變量“R”，結(jié)合其他科目知識，開發(fā)自己的思維空間，這一點(diǎn)也是被實(shí)踐教學(xué)所證實(shí)的。“R”參數(shù)編程對大學(xué)生有著較強(qiáng)的吸引力，它是展示自己數(shù)控編程技巧的體現(xiàn)。例如，我校化工學(xué)院2002級封振宇同學(xué)在一天半的數(shù)控銑削加工訓(xùn)練中，就是充分利用了“R”參數(shù)編程功能，設(shè)計(jì)、編制、加工了如圖 5 的工件，得到了各方面的好評。
編程思路：圖中的三個(gè)風(fēng)帆用了“R”參數(shù)編程，它們水平方向的間隔為30毫米，高度兩端相同，中間一個(gè)高10毫米。由于三個(gè)風(fēng)帆大小相同，因此，X方向的數(shù)值用實(shí)際值加R1表示，Y方向的數(shù)值也要再加上一個(gè)R6。參數(shù)條件：R1=0；R1=R1+30；R5=90*R3；R3=0；R3=R3+1；R6=10*SIN（R5）。即加工第一個(gè)風(fēng)帆時(shí)，R1、R6都為0，加工第二個(gè)風(fēng)帆時(shí)則R1變?yōu)?0+0，R6為10*SIN（90）。最后R3<3為跳轉(zhuǎn)的條件，即共跳轉(zhuǎn)兩次。
主要程序：
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N80R1=0R2=30 R3=0R4=10
N90AAA： R5=90*R3
N100 R6=R4*SIN（R5）
N110 X=35+R1 Y0
N120 G01Z-1
N130 Y=15+R6
N140 X=17+R1
N150 G02 X=28.5+R1 Y=60+R6 CR=40
N160 G01 X39+R1Y60+R6
N170 G03 X=X41+R1 Y=15+R6 CR=38
N180 G01 X=35+R1Y=15+R6
N190 G00Z20
N200R1=R1+R2 R3=R3+1
N210IF R3<3GOTOBAAA
N220G00 Z50 M2
單從圖形上看，封振宇同學(xué)的設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，但其精華之處就在于合理運(yùn)用了“R”參數(shù)編程，并通過正弦線的最大值、最小值使風(fēng)帆高度有所變化。即使增加風(fēng)帆數(shù)量，程序段的總量也沒有任何變化。例如：要將風(fēng)帆改為10個(gè)，只需將程序中R3<3改為R3<10即可。
典型零件編程：
生產(chǎn)中常用的零件，如凸輪、齒輪、離合器、螺旋線等都可用“R”參數(shù)編程。等速凸輪由于其輪廓線為阿基米德螺旋線，所以編程比較簡單，如圖 6所示。
已知：半徑R=40；OD=60；角BOD為90度。
分析：先將工作曲線分成90份，R1=90；再算出90份中的升高量，R2=（60-40）/90；B點(diǎn)的起始角為零度，R3=0；半徑R4=40；間隔R5=1。起始增量R6=0。
主要程序：
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N100 G90 G1 F20 X40 Y0
N110 R1=90 R2=20/90 R3=0 R4=40 R5=1 R6=0
N120 ABC：X=（R4+R6）*COS（R3）
Y=（R4+R6）*SIN（R3）
N130 R6=R6+R2 R3=R3+1 R1=R1-1
N140 IF R1>=0 GOTOB ABC
N150 G0 Z50 M2
三軸聯(lián)動的“R”參數(shù)編程
一般的模具加工多為三維立體加工，掌握好參數(shù)變量“R”的規(guī)律，同樣可進(jìn)行“R”參數(shù)編程，實(shí)際上，在原兩維平面加工的基礎(chǔ)上再加上垂向的變量“R”，即可實(shí)現(xiàn)三維立體加工。應(yīng)值得注意的是，垂向變量Δ垂的取值大小將影響平面尺寸，所以必須精心計(jì)算。如圖7 所示：已知高60（R1=60），寬40，上底與下底單面差（100-80）/2=10。
分析：取R3=1000（1000份）；X方向每次單邊縮小R2=10/1000，開始點(diǎn)的單邊縮小量為R4=0，垂向每次提高R5=60/1000，開始點(diǎn)的提高量是R6=0。
主要程序：
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N100 R1=60 R2=10/1000 R3=1000 R4=0 R5=60/1000 R6=0
N110 XYZ：Z=R6
N115 X=R4 Y0
N120 X=100-R4
N130 Y40
N140 X=R4
N150 Y0
N160 R6=R6+R5 R4=R4+R2
N170 IF R6<=R1 GOTOB XYZ
N180 G00 Z100 M2
總之，“R”參數(shù)編程簡單易學(xué)、實(shí)用，趣味性大，在編程中它可以將數(shù)學(xué)公式、微分方程等有關(guān)知識結(jié)合到程序中，它也是利用基本計(jì)算方法解決工程實(shí)際問題的有效方法。
