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摘要数控专业的学生在学习编程时，对子程序普遍反映比较难掌握，那么掌握好子程序编程的方法与技巧就值得去探讨。本文针对数控车子程序编程问题，作者根据自己的实践经验摸索了一套子程序编程的方法。
关键词 数控车 子程序 编程方法
中图分类号：TP311.1文献标识码：A
Programming Method Discussion on Subroutine of CNC Lathe
HU Yuanqing
（Guangdong Industry and Commerce Senior Skilled Worker School， Lechang, Guangdong 512200)
AbstractWhen numerical control major students in programming, most of them thinks it is hard to grasp subroutine, so the learning skills of subroutine is valuable to be discussed. Aimed at this problem, the author according to his own practice experience introduces a set of subroutines programming method.
Key wordsCNC lathe; subroutines; programming method
在数控车床上加工零件的形状有多种，对其程序的编写方法也较多，要编写出一种方便实用的程序却不是一件容易的事。众多的方法中诸多情况下使用子程序不仅简化了复杂的程序，表现出极大的使用方便性，更主要是能体现出它的高效、高速性。特别值得注意的是，有些系统和零件的部分是必须采用子程序才能加工的，这就更能说明了子程序的重要性。下面结合实例来讨论一下其子程序编程的方法：
如图所示：零件的材料为45#钢，以零件的右端面与轴线的交点为编程原点，利用指令对右端外径进行程序的编写。
分析：此零件的右端外形成非递增性，外径有凸变，用G71复合循环不能加工，用G73不太实用，前几刀存在空行程，加工效率有所降低，相比之下采用子程序较为方便实用。
编写此类零件的子程序要先按步骤进行，然后对分析的结果进行汇总，最终编制好子程序。
1 制定刀具加工起始位置和终止位置
刀具的起始位置要考虑到刀具在吃刀时走刀是否会与工件发生碰撞，前后工序衔接是否合理，衔接部分是否存在痕迹。例图中的零件把起始位置设定在30处比较合理，为了刀具不与工件发生碰撞，刀具（刀尖）应离30右端面1-2m，图例中设定刀具加工起始位置(30 ,-18)。
刀具终止位置应是刀具完全退出了工件的表面,终止位置的外径要大于所加工零件段的最大外径1-2mm,图中终止位置应设定到48外径处，以右端面为终止面。例图中从开始位置到结束位置零件加工段的最大外径为48,设定刀具加工终止位置(50,-60)。
2 计算零件最大加工余量（吃刀深度）
最大加工余量 = 零件加工段最大直径 - 零件加工段最小直径
例图中加工零件段最大直径为48，最小直径30。
即：Z = 48 - 30 = 18
需要说明的是例图中的最大加工余量的计算值，是根据图例的加工步骤参照零件图把48外径作为毛坯最大直径。
故，当用毛坯加工零件时最大加工余量：
最大加工余量 = 零件加工段毛坯最大直径 - 零件加工段最小直径
3 设定吃刀深度确定循环次数
根据上面最大加工余量计算结果，依据零件的材料和刀具的性能，选定吃刀深度ap参数，计算出循环次数L，其三者之间有下列关系式：
循环次数L=最大加工余量Z/吃刀深度ap
需要说明的是循环次数是个整数，由计算公式得出的数值如果有小数位，应向整数位进位。例如L = Z/ap = 14/3≈4.67 = 5(次)，但此时反推公式会发现最大余量反而大于理论计算值14，结果会导致零件尺寸不能保证。此刻可参考吃刀深度参数值，由循环次数根据关系式推导确定吃刀深度。
众所周知，选择吃刀深度时一般是先把精车（半精车）余量扣除，然后把剩下的粗加工余量尽可能一次切除，如果毛坯精度较差，刀具强度较低，机床功率不足，可分几次切除余量。通常取：
ap1=（2/3~3/4）Z/2………(1)
ap2=（1/4~1/3）Z/2………(2)
式中Z-粗加工总余量
上例中循环次数L取5，则ap == 2.4。例题中取循环次数L = 6，吃刀深度ap ===3(mm).
4 确定刀具加工循环点
刀具循环点直接影响工件的尺寸精度，循环点大于理论值会造成欠切，这种情况还可以补救，如果循环点小于理论值则会造成零件的报废，此种情况是绝对要避免的。可以说子程序中的循环点的确定是十分重要的，也是难点之处。循环点确定好了，其它问题也就迎刃而解了。现给出循环点的计算方法仅作为参考：
循环点x值 = 零件加工段最大加工余量 + 刀具起始加工直径
循环点z值=刀具起始位置的z值.
根据这一公式，计算出例图中刀具循环点为（48，-18）：
X=18+30=48; Z=-18。
根据加工阶段的划分。当零件的加工质量要求较高时，零件的加工过程分粗，精加工。当零件需要精加工时。子程序粗车后要留精车余量。
则：循环点x值 = 零件加工段最大加工余量 + 刀具起始加工直径+精车余量
根据例题中尺寸精度要求，设定精车余量为0.5mm,则循环点（48.5 ,-18）：x=18+30+0.5
5 根据上述步骤，例题中子程序程序的编写参考
00001
…
…
N05 G40G97G99M03S400
N10 T0101
N15 M08
N20 M03 S400
N25 G00 X48.5 Z-18子程序循环点(48.5,-18)
N30 M98 P0002 L6调用子程序循环6次
N35 G40 G00 X100 Z100
00002子程序名
N05G91
N10 G01 X-3 F0.2每次循环吃刀深度
N15 G01 Z-7刀具从起始位置开始加工（30，-18）
N20 G03 X6 Z-20 R20
N25 G01 Z-10
N30 G02 X10 Z-5 R5
N35 G01 X4刀具加工終止位置（50，-60）
N40 G00 Z42沿Z轴退回循环点的Z位置
N45 G00 X-20退到下一刀加工起始点
N50 M99
子程序N45中刀具X向退回量=刀具终止位置X值-刀具起始位置X值
即：20 = 50 - 30
对于上面编写好的子程序，从X,Z坐标数值上会等出某种结论：子程序中所有X值代数和等于吃刀深度；Z值代数和等于零。这也是简单检查程序是否正确的一种技巧。
数控车子程序编程方法很多，零件结构形式不同，采用的子程序编写形式也不尽一种。上述对于子程序编写方法的探讨仅实用于类似例题形式的零件，其他运用子程序编写的零件不一定实用。例题中子程序的编写方法只是作者检验的总结,其中很可能存在不足之处，此方法对以后类似例题子程序编写仅供参考。
参考文献
[1]上海市职业技术教育课程改革与教材建设委员会组编.职业技术教育教材.机电一体化—数控机床加工技术专业.机械加工工艺及装备.
[2]劳动和社会保障部教材办公室组织编写.全国中等职业技术学校数控加工专业教材.数控加工工艺学.第二版.中国劳动社会保障出版社.
[3]孙伟伟.技能型紧缺人才培养系列教材.数控车工实习与考级.
[4]翟瑞波.职业技能培训教材.数控机床编程与操作.中国劳动社会保障出版社.
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
关键词 数控车 子程序 编程方法
中图分类号：TP311.1文献标识码：A
Programming Method Discussion on Subroutine of CNC Lathe
HU Yuanqing
（Guangdong Industry and Commerce Senior Skilled Worker School， Lechang, Guangdong 512200)
AbstractWhen numerical control major students in programming, most of them thinks it is hard to grasp subroutine, so the learning skills of subroutine is valuable to be discussed. Aimed at this problem, the author according to his own practice experience introduces a set of subroutines programming method.
Key wordsCNC lathe; subroutines; programming method
在数控车床上加工零件的形状有多种，对其程序的编写方法也较多，要编写出一种方便实用的程序却不是一件容易的事。众多的方法中诸多情况下使用子程序不仅简化了复杂的程序，表现出极大的使用方便性，更主要是能体现出它的高效、高速性。特别值得注意的是，有些系统和零件的部分是必须采用子程序才能加工的，这就更能说明了子程序的重要性。下面结合实例来讨论一下其子程序编程的方法：
如图所示：零件的材料为45#钢，以零件的右端面与轴线的交点为编程原点，利用指令对右端外径进行程序的编写。
分析：此零件的右端外形成非递增性，外径有凸变，用G71复合循环不能加工，用G73不太实用，前几刀存在空行程，加工效率有所降低，相比之下采用子程序较为方便实用。
编写此类零件的子程序要先按步骤进行，然后对分析的结果进行汇总，最终编制好子程序。
1 制定刀具加工起始位置和终止位置
刀具的起始位置要考虑到刀具在吃刀时走刀是否会与工件发生碰撞，前后工序衔接是否合理，衔接部分是否存在痕迹。例图中的零件把起始位置设定在30处比较合理，为了刀具不与工件发生碰撞，刀具（刀尖）应离30右端面1-2m，图例中设定刀具加工起始位置(30 ,-18)。
刀具终止位置应是刀具完全退出了工件的表面,终止位置的外径要大于所加工零件段的最大外径1-2mm,图中终止位置应设定到48外径处，以右端面为终止面。例图中从开始位置到结束位置零件加工段的最大外径为48,设定刀具加工终止位置(50,-60)。
2 计算零件最大加工余量（吃刀深度）
最大加工余量 = 零件加工段最大直径 - 零件加工段最小直径
例图中加工零件段最大直径为48，最小直径30。
即：Z = 48 - 30 = 18
需要说明的是例图中的最大加工余量的计算值，是根据图例的加工步骤参照零件图把48外径作为毛坯最大直径。
故，当用毛坯加工零件时最大加工余量：
最大加工余量 = 零件加工段毛坯最大直径 - 零件加工段最小直径
3 设定吃刀深度确定循环次数
根据上面最大加工余量计算结果，依据零件的材料和刀具的性能，选定吃刀深度ap参数，计算出循环次数L，其三者之间有下列关系式：
循环次数L=最大加工余量Z/吃刀深度ap
需要说明的是循环次数是个整数，由计算公式得出的数值如果有小数位，应向整数位进位。例如L = Z/ap = 14/3≈4.67 = 5(次)，但此时反推公式会发现最大余量反而大于理论计算值14，结果会导致零件尺寸不能保证。此刻可参考吃刀深度参数值，由循环次数根据关系式推导确定吃刀深度。
众所周知，选择吃刀深度时一般是先把精车（半精车）余量扣除，然后把剩下的粗加工余量尽可能一次切除，如果毛坯精度较差，刀具强度较低，机床功率不足，可分几次切除余量。通常取：
ap1=（2/3~3/4）Z/2………(1)
ap2=（1/4~1/3）Z/2………(2)
式中Z-粗加工总余量
上例中循环次数L取5，则ap == 2.4。例题中取循环次数L = 6，吃刀深度ap ===3(mm).
4 确定刀具加工循环点
刀具循环点直接影响工件的尺寸精度，循环点大于理论值会造成欠切，这种情况还可以补救，如果循环点小于理论值则会造成零件的报废，此种情况是绝对要避免的。可以说子程序中的循环点的确定是十分重要的，也是难点之处。循环点确定好了，其它问题也就迎刃而解了。现给出循环点的计算方法仅作为参考：
循环点x值 = 零件加工段最大加工余量 + 刀具起始加工直径
循环点z值=刀具起始位置的z值.
根据这一公式，计算出例图中刀具循环点为（48，-18）：
X=18+30=48; Z=-18。
根据加工阶段的划分。当零件的加工质量要求较高时，零件的加工过程分粗，精加工。当零件需要精加工时。子程序粗车后要留精车余量。
则：循环点x值 = 零件加工段最大加工余量 + 刀具起始加工直径+精车余量
根据例题中尺寸精度要求，设定精车余量为0.5mm,则循环点（48.5 ,-18）：x=18+30+0.5
5 根据上述步骤，例题中子程序程序的编写参考
00001
…
…
N05 G40G97G99M03S400
N10 T0101
N15 M08
N20 M03 S400
N25 G00 X48.5 Z-18子程序循环点(48.5,-18)
N30 M98 P0002 L6调用子程序循环6次
N35 G40 G00 X100 Z100
00002子程序名
N05G91
N10 G01 X-3 F0.2每次循环吃刀深度
N15 G01 Z-7刀具从起始位置开始加工（30，-18）
N20 G03 X6 Z-20 R20
N25 G01 Z-10
N30 G02 X10 Z-5 R5
N35 G01 X4刀具加工終止位置（50，-60）
N40 G00 Z42沿Z轴退回循环点的Z位置
N45 G00 X-20退到下一刀加工起始点
N50 M99
子程序N45中刀具X向退回量=刀具终止位置X值-刀具起始位置X值
即：20 = 50 - 30
对于上面编写好的子程序，从X,Z坐标数值上会等出某种结论：子程序中所有X值代数和等于吃刀深度；Z值代数和等于零。这也是简单检查程序是否正确的一种技巧。
数控车子程序编程方法很多，零件结构形式不同，采用的子程序编写形式也不尽一种。上述对于子程序编写方法的探讨仅实用于类似例题形式的零件，其他运用子程序编写的零件不一定实用。例题中子程序的编写方法只是作者检验的总结,其中很可能存在不足之处，此方法对以后类似例题子程序编写仅供参考。
参考文献
[1]上海市职业技术教育课程改革与教材建设委员会组编.职业技术教育教材.机电一体化—数控机床加工技术专业.机械加工工艺及装备.
[2]劳动和社会保障部教材办公室组织编写.全国中等职业技术学校数控加工专业教材.数控加工工艺学.第二版.中国劳动社会保障出版社.
[3]孙伟伟.技能型紧缺人才培养系列教材.数控车工实习与考级.
[4]翟瑞波.职业技能培训教材.数控机床编程与操作.中国劳动社会保障出版社.
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”