子程序多级嵌套在数控铣削中的应用研究

子程序多级嵌套在数控铣削中的应用研究
张琳
【摘要】通过实例分析了子程序多级嵌套在数控铣削中的应用与技巧,对于减少占用系统的程序容量和存储空间,充分发挥数控系统功能,提高工作效率,提供有益的借鉴和参考.有助于从业者加深对子程序的理解和运用,同时也为各类职业技术学院的相关专业教学提供参考和帮助.
【期刊名称】《沙洲职业工学院学报》
【年(卷),期】2017(020)003
【总页数】4页(P7-10)
【关键词】数控编程;子程序;子程序嵌套
【作者】张琳
【作者单位】沙洲职业工学院,江苏张家港215600
【正文语种】中文
【中图分类】TG659.022
随着现代制造技术的发展和数控机床的普遍运用，数控加工在生产中的应用日益广泛。

随着CAD／CAM技术的普及，越来越多的人更依赖于自动编程，手工编程的应用逐渐减少。

众所周知，采用自动编程一方面增加了建模的工作量，另一方面生成的程序容量巨大，影响系统运行效率。

自动编程在非圆曲面加工和需要大量计算的场合有其优势。

然而在很多加工中，利用系统自身的子程序及其嵌套功能不但能满足加工需要而且程序简洁精炼，易于检查修改，同时对系统资源占用小，可大幅
度提高系统的运行效率和生产效率。

笔者在多年的教学中发现，现今的教材对子程序嵌套均有提及，但对其用法鲜有介绍，加之这方面的文献较少，使得很多人只知有这一功能却不知如何运用。

鉴于此，以一实例来分析子程序嵌套的应用方法与技巧。

在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它，这组程序段称为子程序。

子程序主要用于规律性的重复加工动作，这种规律性主要体现在：（1）零件上有若干部位加工轮廓相同；（2）一次装夹
中完成多个相同轮廓零件的加工；（3）零件总切削深度较大，需分层切削加工；（4）主程序采用不同的刀具和半径补偿，利用子程序完成粗精加工。

FANUC系统中，子程序的调用格式有两种，都是在主程序中通过M98指令实现。

一种格式是M98 P××××××××格式，其中M98为子程序调用指令；P后面的前4位数为重复调用次数，省略则重复次数为1，后4位为子程序号；调用次数前的0可以省略不写，但子程序号前的0不可省略。

例如M98 P60001，是指将程序
号为0001的子程序调用6次。

另一种格式是M98 P××××L××××格式，其中P后面的四位数字为子程序号，L
后面的数字表示重复调用次数；P、L后面的四位数中前面的0可以省略不写；如
只调用一次，则L及后面的数字可省略。

例M98 P100L5，是指将程序号为0100的子程序调用5次。

若写为M98 P100；则表示将程序号为0100的子程序调用1次。

子程序返指令为M99。

执行此命令表示子程序调用结束，返回到主程序中M98
的下一条程序段，子程序调用的程序结构如图1所示。

使用子程序可以简化编程，不但主程序可以调用子程序，一个子程序也可以调用下一级的子程序，其作用相当于一个固定循环。

子程序调用下一级子程序，称为子程序嵌套。

在FANUC-0i系统中，最多只能有四级嵌套，如图2所示。

以图3所示15个10 mm深的阵列槽零件为例，来说明子程序四级嵌套的编程应用。

（1）零件分析：这是一个很有规律的矩阵槽加工，X方向有三个槽，Y方向有5个槽，明显的是一个图形在X、Y、Z三个方向上的重复出现。

虽然可以通过重复定位调用轮廓加工子程序来实现，但是如果零件加工部位很多时，编程工作量依然十分巨大，而用子程序嵌套编程则更为简便。

（2）方法分析：该零件槽宽8 mm，可用φ8 mm键铣刀以垂直下刀的方式一次走刀实现轮廓加工。

Z方向上深度较大，一次下刀不能完成，需采用分层切削的办法加工，每次切削深度1 mm，其走刀路线如图4所示。

第一步：以增量形式编写出一个X、Z平面一次切削循环的子程序（即Z向下刀1 mm，沿＋X走刀，然后Z向下刀1 mm，然后再沿－X方向走刀）。

第二步：将第一步的子程序在Z方向调用，以增量形式编写出一个Z方向垂直进给的子程序，每次进刀1 mm，根据深度决定调用次数。

第三步：将第二步的子程序在X方向调用，以增量形式编写出一个X方向移位的子程序，根据列数决定调用次数。

第四步：将第三步的子程序在Y方向调用，以增量形式编写出一个Y方向移位的子程序，根据行数决定调用次数。

第五步：将第四步的子程序在主程序中调用，完成零件的加工。

由上述步骤可看出，各步骤均是一个子程序中再调用一个子程序，实现的是四级嵌套，编程原点选在零件左下角点上表面（见图3），其加工程序如下：
程序在FANUC-0iM系统上验证通过，其刀路如图5所示，仿真加工结果如图6所示。

在应用子程序嵌套时有几点需要注意：
（1）因子程序是需多次重复调用的，在编程时要用增量模式G91编程，因此要
特别注意起刀点的位置，否则可能出现行或列的位置偏移的情况。

（2）编程时要先考虑好零件的加工动作顺序，如前文所述的五个步骤，而编程步骤是逆向的，即采用先编第五步，而后编第四步，最后编第一步的“顺想逆编”的方法。

熟练掌握子程序嵌套编程，可以使程序简洁精炼，既能简化计算和减少占用系统的程序容量和存储空间，又能最大限度发挥数控系统功能，如文中示例零件，加工3×5矩阵轮廓和加工30×50矩阵轮廓的编程工作量以及程序的大小是一样的。

简洁精炼的程序既有利于程序检查，减少程序的出错率，又可以提高编程效率，有效地提高生产率。

[1] 张琳. 机械零件数控铣及加工中心加工[M]. 北京: 北京交通大学出版社, 2014.
[2] 张文俊, 朱晓丽. 子程序嵌套在数控加工中的应用研究[J]. 机械工程与自动化, 2013 (2).
[3] 聂晶, 董守勋. 简化编程与子程序嵌套的应用[J]. 科技传播, 2011 (12下).。