摘要：數控機床是先進制造技術的基礎設備，是典型的機電一體化產品。掌握數控編程技術是充分利用好這類裝備關鍵，也是我們提高數控銑削工程訓練教學水平的重要標志。
關鍵詞：數控機床   數控銑削加工數控編程   “R”參數編程

“數控銑削技術訓練”是我中心新近開設的一門理論性較強的工程訓練科目。在教學形式上，它不同于過去傳統的、機械的“金工實習”。其訓練目的是：了解當今先進的機械制造方法，充分發揮當今大學生知識新、反應快、創造力強的特點，結合具體的實踐教學，廣泛培養學生的動手能力、綜合應用能力和創新能力。

由于受客觀條件和教學時間的限制，自動編程（計算機編程）在目前各高校的工程訓練中還未被普及，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練內容之一。

對于加工形狀簡單的零件，計算比較簡單，程序不多，采用手工編程較容易完成，因此在點定位加工及由直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛應用。但對于形狀復雜的零件，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，且出錯機率大，有的甚至無法編出程序。而采用“R”參數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，編程時所做的數學處理是相同的。一是選擇插補方式，即首先應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；二是插補節點坐標計算。采用直線段逼近零件輪廓曲線，一般數學處理較簡單，但計算的坐標數據較多。

  等間距法是使一坐標的增量相等，然后求出曲線上相應的節點，將相鄰節點連成直線，用這些直線段組成的折線代替原來的輪廓曲線（見圖 1 ）。其特點是計算簡單，坐標增量的選取可大可小，選得越小則加工精度越高，同時節點會增多，相應的編程費也將增加，而采用“R”參數編程正好可以彌補這一缺點。

現今數控銑床一般都具備“R”參數編程功能，如西門子802D數控系統，這給手工編寫某些復雜圖形的程序帶來了方便。如圖 2、3 所示，當要加工一個周期的正弦線時，通常的方法是采用自動編程，若用手工編程，則可用“R”參數編程較簡單。曲線上坐標點選取的多少，可視加工精度而定。

“R”參數編程的實質，就是用變量“R”編寫出“子程序”，并根據“R”數值的條件，
多次調用“子程序”，以簡化編程。如：用變量R1表示上圖中從0到2л各點弧度值；用[ X=100*R1/2л，Y=25*SIN（R1）]表示一個子程序，若要在正弦線上選取1000個坐標點，只可將子程序調用1000次即可。

合理的選用“R”參數編程，可以提高某些零件的加工精度（多選節點）和編程效率，它也是手工編制復雜零件程序的主要方法之一，在不具備計算機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）

試用“R”參數編程的方法編制整圓的程序（如圖4 ）。

分析：若不用圓弧插補，可將圓均分成360份，再用直線插補連接。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程序段為條件設定；N40程序段即為程序名為AA的子程序；N50 中R4、R3是參數變量，每調用一次，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，就是只有當R2大于等于零時才向前跳轉到子程序AA處。

以上程序可以看出，用“R”參數編程，不管選取的節點是多少，其程序段不會增加，這就是“R”參數編程的主要特點。

“R”參數編程千變萬化，掌握它的關鍵就在于抓住圖形輪廓規律，靈活地運用好變量“R”，結合其他科目知識，開發自己的思維空間，這一點也是被實踐教學所證實的。“R”參數編程對大學生有著較強的吸引力，它是展示自己數控編程技巧的體現。例如，我校化工學院2002級封振宇同學在一天半的數控銑削加工訓練中，就是充分利用了“R”參數編程功能，設計、編制、加工了如圖 5 的工件，得到了各方面的好評。

編程思路：圖中的三個風帆用了“R”參數編程，它們水平方向的間隔為30毫米，高度兩端相同，中間一個高10毫米。由于三個風帆大小相同，因此，X方向的數值用實際值加R1表示，Y方向的數值也要再加上一個R6。參數條件：R1=0；R1=R1+30；R5=90*R3；R3=0；R3=R3+1；R6=10*SIN（R5）。即加工第一個風帆時，R1、R6都為0，加工第二個風帆時則R1變為30+0，R6為10*SIN（90）。最后R3<3為跳轉的條件，即共跳轉兩次。

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，封振宇同學的設計并不復雜，但其精華之處就在于合理運用了“R”參數編程，并通過正弦線的最大值、最小值使風帆高度有所變化。即使增加風帆數量，程序段的總量也沒有任何變化。例如：要將風帆改為10個，只需將程序中R3<3改為R3<10即可。

典型零件編程：

生產中常用的零件，如凸輪、齒輪、離合器、螺旋線等都可用“R”參數編程。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

三軸聯動的“R”參數編程

一般的模具加工多為三維立體加工，掌握好參數變量“R”的規律，同樣可進行“R”參數編程，實際上，在原兩維平面加工的基礎上再加上垂向的變量“R”，即可實現三維立體加工。應值得注意的是，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，開始點的單邊縮小量為R4=0，垂向每次提高R5=60/1000，開始點的提高量是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”參數編程簡單易學、實用，趣味性大，在編程中它可以將數學公式、微分方程等有關知識結合到程序中，它也是利用基本計算方法解決工程實際問題的有效方法。