主程序调用子程序的编程方案在数控教学中的应用

一、手工编程在教学和生产中的概况及意义

在制造业非常发达的华南（以珠三角地区为代表）和（以江浙地区为代表），各类CAD\CAM软件的应用由来已久，而且非常广泛和成熟，即使在那些只有1～2部数控铣床或加工中心的“路边加工店”里，也随处可见Mastercam、 UG、 PRO\E、Cimatron、Powermill、Surfcam等世界知名CAD\CAM软件的身影。到目前为止，各类CAD\CAM软件应用日趋普及，特别是数控三维曲面加工，使手工编程几乎已没有用武之地。

但是必须强调的是，手工编程是根本，是基础，各种疑难杂症的解决往往还要利用手工编程；再者，学习手工编程有利于进一步完善数控程序，所以在学校中教学手工编程有着极其重要的意义，特别是“模块式”课程教学手工程序。

另外，当一些中小型认为使用正版CAD\CAM软件成本过高时，手工编程（更高层次的变量编程，即宏程序的运用）就会显示其使用价值。

因此手工编程在教学和生产中仍具有极其重要的地位。

笔者根据多年的数控生产实践经验和教学实践，提出采用主程序调用子程序的编程方案，编写结构化数控程序，有效地改善数控程序的可读性与安全性，给教学和生产带来了安全与便利。

二、用主程序调用子程序编程方案的优点

GSL990M铣床数控系统中，在主程序中用M98指令调用子程序，而在子程序中用M99指令返回主程序。采用主程序调用子程序进行编程有两大用途，一是把需要重复使用的边界程序段编写成子程序，避免了程序编写重复，使程序简洁；二是把需要重复实现的功能用子程序来完成，使程序清晰易读。阵列孔加工程序采用子程序结构，充分说明了以上第一用途；多工序加工中，系列辅助功能（如换刀、刀具长度补偿等）采用子程序结构，说明了以上第二个用途。

三、两个重要子程序

多工序加工中无原则经常换刀，换刀后在刀具接近工件的过程中，又需建立刀具的长度补偿。如果将这两项功能编写成两个子程序，将使主程序结构清晰、易变，而且不容易出错。下面介绍两个子程序。

1.换刀子程序

O5555；

N0001　G80G40M09；撤消固定循环、撤消半径补偿、

关冷却液

N0002　G91G28Z0M05；通过当前点返回参考点、主轴

停转

N0003　G49；刀具长度偏移注销

N0004　M06；换刀准备，具体调用的刀具号由主程序

指定

N0005　M99；返回主程序

由此可见，换刀子程序除实现换刀功能外，还撤销了固定循环、刀具半径补偿、刀具长度补偿，实现关冷却液、停止主轴旋转功能，使系统基本复原到初始状态，起到防止误操作的作用，提高了程序的安全性。

2.刀具接近子程序

O5554；

N0001　G90G00X0Y0；检验X、Y坐标原点是否正确

N0002　M03；主轴正转，具体转速由主程序指定

N0003　G43G00Z100；建立刀具长度补偿，并移动到

Z＝100mm的位置，具体补偿参数

由主程序指定

N0004　M07；开冷却液

N0005　M99；返回主程序

刀具接近子程序建立了刀具的长度补偿，并且使刀具到坐标点（0，0，100）的位置，起到了检查工件坐标系（WCS）原点是否正确的作用，提高了程序运行的安全性。

四、数控加工中工序概念的定义

为了说明多工序加工数控编程，需对数控加工中的工序概念进行重新定义。传统机械加工中的工序概念，以两个方面区分工序，一是工序过程是否连续完成；二是工作场地是否发生变化。显然，这种传统的工序定义在数控加工中已不适用，应对数控加工工序提出新的定义。

数控加工以是否更换加工程序来区分工序，更符合数控加工的实际情况。进一步说，数控加工工序是指工件的一次安装中，使用同一把刀具、同一工艺参数和同一数控加工程序对工件进行加工，所连续完成的那一部分工艺过程。

基于以上数控加工工序的定义，数控加工工艺过程卡包括：工序号、工序名称（应说明加工部位、加工性质、加工阶段）、刀具、安装方案和有关工艺装备、工艺参数、数控程序号、加工区域简图等内容。反之，数控加工工序过程卡也正好明确了数控加工工序的概念。

五、多工序加工中采用的主程序结构

在建立数控加工工序概念的基础上，通过调用两个重要子程序，可以对多工序数控加工编写出结构性、可读性好的主程序。

假如要完成两道工序的数控加工，这两道工序分别使用说明01＃、02＃刀具，长度补偿值分别存放在H01、H02内存单元，转速分别为1000r／min、1200r／min，加工子程序号为O1000、O2000。以此说明主程序编写结构。

O0001；

N0001　G54；建立工件坐标系

N0002　T01M98P5555；换01＃刀具

N0003　S1000H01M98P5554；01＃刀具定位到坐标点

（0，0，100）

N0004　M98P1000；调用第一道工序的加工程序；

以上程序完成第一工序的加工

N0005　T02M98P5555；

N0006　S1200H02M98P5554；

N0007　M98P2000；调用第二道工序的加工程序；

以上程序完成第二道工序的加工

N0008　T02M98P5555；

N0009　M30

可见，多道工序的数控加工程序可依次编写。此主程序结构简单、编写容易、程序易读，由于在每道工序加工中不必考虑刀具长度补偿的建立与撤消，程序运行的安全性好，而且编程人员可以集中编写每道工序的加工子程序。

对于每道工序的加工子程序，编写人员只要从坐标点（0，0，100）开始编写，不必考虑刀具长度补偿以及开关指令（换刀、主轴启动／停止、冷却液开／关）等，只要考虑快速移动（G00）、切削加工（G01、G02）、指定进给速度（F指令）、刀具半径补偿（G41、G42、G40）和固定循环等指令。

综上所述，通过多年一线生产实践和教学的经验，在多工序数控加工编程中，采用主程序调用子程序的编程方案，充分改善了程序的结构性、可读性，并且大大提高了编程效率。

（作者单位：惠州市技师学院）