淺談宏程序在數車中的編程方法

于定文

【摘 要】隨著制造工業的發展，數控技術的應用也越來越廣泛，更多公司開始開發高效的CNC程序，雖然現在很多復雜的零件采用CAD/CAM軟件自動編程，但是由于各種原因，它們沒有也不能代替宏編程。宏程序對專門的需求常有專門的解決辦法。本文針對橢圓在數控車床上的加工談談宏程序的編程方法。

【關鍵詞】數控技術；宏程序；宏指令；橢圓

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0110-02

前言：我國目前被譽為“世界工廠”、“制造大國”，我國制造工業在發展的同時， 數控技術也得到了最廣泛的應用，現在無論是硬件數控系統還是軟件數控系統，其插補的基本原理是相同的，只是實現插補運算的方法有所區別。最常見的是直線插補和圓弧插補，沒有橢圓、雙曲線、拋物線等插補。為了解決這些編程問題，我們可以采用擬合計算，用宏程序方式進行編制。下面就數控車床加工橢圓來介紹A類和B類宏程序的編程方法：

一、宏程序概念介紹：

用戶宏程序是以變量的組合，通過各種算術和邏輯運算、轉移和循環等命令，而編制的一種可以靈活運用的程序，只要改變變量的值，即可完成不同的加工或操作。

用戶宏功能主體是一系列指令，相當于子程序體。既可以由機床生產廠提供，也可以由機床用戶自己編制。

宏指令是代表一系列指令的總指令，相當于子程序調用指令。最大特點是，可以對變量進行運算，使程序應用更加靈活、方便。用戶宏功能有A、B兩類。其中A類宏是以G65HxxP#xxQ#xxR#xx的格式輸入的，而B類宏程序則是以直接的公式和語言輸入的和C語言很相似在0i系統中應用比較廣。

A類宏程序：

（一）變量

在常規的主程序和子程序內，總是將一個具體的數值賦給一個地址。為了使程序更具通用性、更加靈活，在宏程序中設置了變量，即將變量賦給一個地址。

（二） 宏指令G65

包括算術運算、邏輯運算等處理功能。

一般形式： G65 Hm P#i Q#j R#k

式中：

m--宏程序功能，數值范圍01～99；

#i--運算結果存放處的變量名；

#j--被操作的第一個變量，也可以是一個常數；

#k--被操作的第二個變量，也可以是一個常數。

（三）宏功能指令

1. 算術運算指令 包括加、減、乘、除等；

2. 邏輯運算指令 包括或、與、異或；

3. 三角函數指令 正弦、余弦、正切、反正切

4. 控制類指令 無條件轉移、條件轉移、產生PS報警

B類宏程序：

（四）宏程序的簡單調用格式

宏程序的簡單調用是指在主程序中，宏程序可以被單個程序段單次調用。

調用指令格式： G65 P（宏程序號） L（重復次數）（變量分配）

其中：G65――宏程序調用指令

P（宏程序號）――被調用的宏程序代號；

L（重復次數）――宏程序重復運行的次數，重復次數為1時，可省略不寫；

（變量分配）――為宏程序中使用的變量賦值。

宏程序與子程序相同的一點是，一個宏程序可被另一個宏程序調用，最多可調用4重。

（五）宏程序的編寫格式

宏程序的編寫格式與子程序相同。其格式為：

0 ～（0001～8999為宏程序號） //程序名

N10 …… //指令

.

N～ M99 //宏程序結束

上述宏程序內容中，除通常使用的編程指令外，還可使用變量、算術運算指令及其它控制指令。變量值在宏程序調用指令中賦給。

（六）變量

（七）算術運算指令

（八）控制指令

（1）條件轉移

編程格式：IF [條件表達式] GOTO n

以上程序段含義為：

1）如果條件表達式的條件得以滿足，則轉而執行程序中程序號為n的相應操作，程序段號n可以由變量或表達式替代；

2）如果表達式中條件未滿足，則順序執行下一段程序；

3）如果程序作無條件轉移，則條件部分可以被省略。

4）表達式可按如下書寫：

#j EQ #k 表示=

#j NE #k 表示≠

#j GT #k 表示>

#j LT #k 表示<

#j GE #k 表示≥

#j LE #k 表示≤

（2）重復執行

編程格式：WHILE [條件表達式] DO m （m = 1，2，3）

.

.

.

END m

上述“WHILE…END m”程序含意為：

1）條件表達式滿足時，程序段DO m至 END m即重復執行；

2）條件表達式不滿足時，程序轉到END m后處執行；

3）如果WHILE [條件表達式]部份被省略，則程序段DO m至 END m之間的部份將一直重復執行；

二、宏程序編程實例應用：

已知橢圓z向長軸半徑40，X向短軸半徑20，毛坯材料為50棒料，加工右半橢圓，工件坐標系的原點如圖所示，設置在工件的右端面中心位置。編寫如（圖1）所示橢圓A—B段的精加工程序：

（圖1）

（一）以GSK980（當前版本是GSK980TD）數控車系統為代表的A類宏程序應用：

編程分析：

由于橢圓是非圓曲線，用宏程序加工非圓曲線時，其原理是將曲線分成若干段后用直線進行擬合，具體分成段數的多少要根據零件加工精度來確定，精度越高，分段數越多。所以實際加工完成的非圓曲線是由很多極短的折線段構成。

主程序

O1000；

N10 G97G99G40； （指定進給方式和取消刀具半徑補償）

N20 M03S800T0101；（設置主軸轉速選用1號刀和調用1號刀補）

N30 G00G41G00X0Z2； （圓弧半徑左補償）

N40 G65P1001； （調用宏程序）

N50 G01X52F0.2； （退刀）

N60 G40G00X100Z100；

N70 M05；

N80 M30；

橢圓加工宏程序

O1001；

N10 G65 H01 P#100 Q40000； （#100=40mm）

N20 G65 H01 P#101 Q20000； （#101=20mm）

N30 G65 H01 P#102 Q40000； （#102=40mm）（初始值）

N40 G65 H28 P#103 Q#100 P#102；

N50 G65 H05 P#104 Q#103 P#100； （#104=#103/#100）

N60 G65 H04 P#105 Q2000 R#104； （#105=2×#104）

N65 G65 H03 P#106 Q#102 R40；

N70 G01 X#105 Z#102 F100；

N80 G65 H03 P#102 Q#102 R500； （確定Z向步長為0.5 mm。）

N90 G65 H85 P40 Q#102 R0； （條件判斷：當變量#102≧0時，轉移到N40程序段，如果#102﹤0時，繼續向下執行。）

N100 M99

2. 以FANUC-0i數控車系統為代表的B類宏程序應用，編寫如（圖1）所示橢圓A—B段的粗加工程序：

O2000；

N10 G97G99；

N20 M03S800T0101；

N30 G00X52Z2； （快速定位刀具）

N40 #101=50 （確定X向粗加工余量50mm）

N50 WHILE[#101GE0.5]DO1； （建立條件式1，當粗加工余量大于0.5mm時，執行1號程序循環DO1--END1之間的程序）

N60 #101=#101-2； （指定粗加工時的背吃刀量為2mm）

N70 #2=40； （確定Z向坐標初始值）

N80 WHILE[#2GE0]DO2； （建立條件式2，當Z向坐標在運動到終點坐標前，執行2號程序循環DO2--END2之間的程序）

N90 #1=40*SQRT[1-#2*#2/1600]；（根據橢圓標準方程公式轉換）

N100 G01X[#1+#101]Z[#2-40]F0.2；（采用G01擬合加工，進給率為0.2mm/r）

N110 #2=#2-1； （指定Z向坐標的變化步距）

N120 END2； （條件式2程序結束）

N130 G00X100Z100；

N140 M05；

N150 M30；

宏指令編程像高級語言一樣，可以使用變量進行算術運算邏輯運算和函數混合運算進行編程。在宏程序形式中，一般都提供循環判斷分支和子程序調用的方法。可編制各種復雜的零件加工程序。熟練應用宏程序指令進行編程，可大大精簡程序量，還可以增強機床的加工適應能力。比如可以將拋物線、橢圓等非圓曲線的算法標準化后做成內部宏程序，以后就可以像圓弧插補一樣按標準格式編程調用，相當于增加了系統的插補功能。所以宏程序的編程方法顯得越來越重要。

參考文獻：

[1] 數控編程與加工技術，黃登紅.中南大學出版社；

[2] 數控編程，中國勞動社會保障出版社

[3] 數控車床加工橢圓方法的研究，陳松；

[4] 廣數980TD數控車床編程說明書；

[5]FANUC-0i數控車床編程說明書；