SIEMENS數控系統參數編程應用

摘要：以橢圓加工，等速螺線凸輪輪廓曲線的加工，菱形均布的網格孔系的加工為例，闡述了R參數編程在數控加工中的應用。

關鍵詞：R參數編程 非圓曲線

SIEMENS數控系統是目前我國數控機床上采用較多的數控系統之一，為了提高程序的靈活性和適應性，除提供了眾多的系統功能外，系統還為用戶提供了與FANUC系統中的“用戶宏程序”編程功能相似的參數編程功能，對數控系統功能進行進一步的擴展，通過對R參數進行賦值、運算等處理，使程序實現一些有規律變化的動作，從而實現非圓曲線輪廓的加工，以及由直線、圓弧、非圓曲線作為母線形成的空間曲面的加工。此外，將R參數與上述固定循環功能指令和坐標變換功能指令結合使用，還可以達到進一步簡化編程的效果。

1 參數編程基本知識

SIEMENS系統中的參數編程與FANUC系統中的“用戶宏程序”編程功能相似，SIEMENS系統中的R參數就相當于用戶宏程序中的變量。同樣，在SIEMENS系統中，可以通過對R參數進行賦值、運算等處理，從而使程序實現一些有規律變化的動作，從而提高編程的靈活性和適用性。

1.1 R參數 R參數的表示：R參數由地址符R與若干位（通常為3位）數字組成。

例如R1、R20、R100

1.2 賦值方式 除地址符N、G、L外，R參數可以用來代替其它任何地址符后的數值。為程序的地址字賦值時，在地址字之后應使用“=”，這一點與FANUC系統的宏程序編寫格式有所不同。

例：G01 X=R2 Z=R5 F100

當R2=20.0，R5=5.0，上式即表示G01 X20.0 Z5.0 F100；

1.3 計算參數種類 SIEMENS系統宏程序應用的計算參數如下：R0～R99——自由參數，可以在程序中自由使用；R100～R249——加工循環傳遞參數（如程序中沒有使用加工循環，這部分參數可自由使用）；R250～R299——加工循環內部計算參數（如程序中沒有使用加工循環，這部分參數可自由使用）。

1.4 控制指令 控制指令主要有：IF條件表達式GOTOF標號；IF條件表達式GOTOB標號。

說明：IF——如果滿足條件，跳轉到標號處；如果不滿足條件，執行下一條指令；GOTOF——向前跳轉；GOTOB——向后跳轉；標號——目標程序段的標記符，必須要由2～8個字母或數字組成，其中開始兩個符號必須是字母或下劃線。標記符必須位于程序段首；如果程序段有順序號字，標記符必須緊跟順序號字；標記符后面必須為冒號。

常用的比較運算符見表1。

例如，IF R1>R2 GOTOB MA1；

條件表達式為單一比較式，如果R1大于R2，那么跳躍到MA1。

例如：IF R1>=R2+R3*31 GOTOF MA1；此處的條件形式為復合形式。

2 參數編程加工實例

例1：R參數用于橢圓加工。數控加工中把除直線與圓弧之外可以用數學方程式表達的平面輪廓曲線，稱為非圓曲線。零件上常見的非圓曲線有二次曲線（橢圓、雙曲線、拋物線），圓的漸開線、擺線，螺旋線，函數曲線（正弦、余弦、正切、余切曲線等）等。在不具備非圓曲線插補功能的數控系統中加工這類曲線，常用直線或圓弧逼近的數學方法來處理。這時，需要計算出相鄰二逼近直線或圓弧的節點坐標。數控編程中，將這些不斷變化的節點坐標設為變量，在SIEMENS系統中變量用R參數表示。如圖1所示，試用參數編程的方法編寫橢圓加工程序。

2.1 編程思路：本例編程時，采用直線進行擬合其精加工輪廓，以橢圓短半軸X作為自變量，橢圓長半軸Z作為應變量。編程時采用調用子程序的方式進行循環加工，直到將其輪廓精加工完畢。

2.2 加工參考程序如下：

S001.MPF；(主程序)

T1D1；

G90G54S600M3；

G0X37.Z2.；

L10；

G0X100.Z100.；

M5；

M30；

L10.SPF；(子程序)

R10=6.；(X軸退刀量)

R11=0.1；(加工步距)

MA3:G0X50.Z16.5；

R1=40.；(橢圓長半軸)

R2=24.；(橢圓短半軸)

R3=22.；(R3為X軸變量，起點R3=22).

R4=24.；(X軸中止)

MA1: R8=SQRT(1-R3*R3/R2*R2)；

R5=R1*R8；(任意點Z值)

R6=2*R3+R10；(任意點X值(已加讓刀量)

G1 X=R6 Z=R5 F0.2；(直線移動)

R3=R3-R11；(變換動點)

IF R3<=R4 GOTO MA1；(終點判別)

R3=24.；( R3為X軸變量，起點R3=22)

R4=15.；(X軸中止)MA2: R8=SQRT(1-R3*R3/R2*R2)；

R5=R1*R8；(任意點Z值)

R6=2*R3+R10；(任意點X值(已加讓刀量)

G1 X=R6 Z=-R5 F0.2；(直線移動)

R3=R3-R11；(變換動點)

IF R3＞=R4 GOTO MA2 ；(終點判別)

G0X50.；(抬刀)

Z16.5；(退刀至切削起點)

R10=R10-1.；(X向讓刀量遞減)

IF R10>=0 GOTO MA3；(進行X向讓刀量判別，當R10<0時結束加工)

G0X50.

Z16.5；

M17；

例:2：用R參數編寫如圖2等速螺線凸輪輪廓加工程序，該曲線的極坐標方程為：

編程思路：根據曲線方程的形式，編程中宜采用極坐標方式指定節點的坐標值，即以極坐標半徑和極坐標角度來確定點的位置。以上半段為例，以凸輪轉角θ為自變量，將凸輪曲線按角度分為180段，用直線段擬合該曲線，相鄰二逼近直線的節點坐標中，極坐標角度增量為1°，極坐標半徑ρ由公式ρ=40+20/180*θ計算得出，加工程序如下：

AB01．MPF；

…

G111 X0 Y0；（設定極坐標系原點，極坐標生效）

R1=0；（輪廓起始點極坐標角度初值）

R2=40；（極坐標半徑初值）

R3=180；（上半段曲線角度終值，下半段起始值）

R4=60；（上半段極坐標半徑終值，下半段起始值）

MA1：G42 G01 AP=R1 RP=R2 F100；

R1=R1+1；（角度值以1°遞增）

R2=40+20/180*R1；（計算終點的極坐標半徑）

IF R1＜＝R3 GOTOB MA1；（循環加工上半段）

MA2：G01 AP=R3 RP=R4；

R3=R3+1；（角度值以1°遞增）

R4=40+20/180*（360－R3）；（計算終點的極坐標半徑）

IF R3＜= 360 GOTOB MA2；（循環加工下半段）

G40 G01 X70 Y0；

例3：R參數在直線均布孔系樣式循環中的應用

指令格式：HOLES1（SPCA，SPCO，STA1，FDIS，DBH，NUM）；

直線均布孔系樣式循環用于加工直線均布孔，在加工時首先要用MCALL指令以模態方式調用單個孔加工循環，再根據孔的分布情況設定直線均布孔循環的各項參數，最后用MCALL取消循環。循環參數可以設置為變量，通過調用循環及進行簡單的變量運算，可加工矩形均布或菱形均布的網格孔。

例：試用R參數及鉆孔樣式循環編寫如圖3所示菱形均布網格孔系的加工程序，孔加工循環采用CYCLE81，通孔深為20mm。

編程思路：建立如圖工件坐標系，根據循環指令中各參數的定義設定各項參數：排孔參考起始點的橫坐標SPCA=0；四排孔參考起始點的縱坐標SPCO設為變量R1，R1的初值為0，終值為45，遞增量為15；排孔的中心連線與橫坐標的夾角STA1=－15；第一個孔到參考起始點的距離FDIS=0；孔間距DBH=15；每排孔數NUM=6。

AB02．MPF;

…

R1=0；（參考起始點的縱坐標SPCO設為變量，賦初值）

MCALL CYCLE81（10，0，3，-25）；（模態調用單個孔加工循環）

MA1：HOLES1（0，R1，-15，0，15，6）；（調用孔加工樣式循環，設定各參數）

R1=R1+15；（SPCO的遞增量為15）

IF R1＜＝45 GOTOB MA1；（條件判別，SPCO值大于45時，循環結束）

MCALL；（取消孔加工循環的模態調用）

…

3 結束語

R參數編程功能是SIEMENS系統制造廠家為用戶提供的在數控系統平臺上進行二次開發的工具，使用戶可以對數控系統進行一定的功能擴展。盡管相比較其他同檔次的數控系統而言，SIEMENS系統所提供的軟件功能已相當強大，但R參數編程仍有很廣闊的應用天地，有待于編程人員不斷的去做進一步的探索和發現。

參考文獻：

[1]沈建峰.數控機床編程與操作（數控銑床、加工中心分冊）[Ｍ].北京.中國勞動社會保障出版社，2005.

[2]陳海舟.數控銑削加工宏程序及應用實例[M].北京.機械工業出版社，2006．

[3]德國SINUMERIK840D/810D數控系統編程和操作說明書．

作者簡介：黃勝銀（1980-），男，河南商丘人，商丘工學院專職教師，助教，主要從事方向：數控機床操作及編程。