數(shù)控車宏程序編制初探

朱鵬

摘 要 用戶宏程序是提高數(shù)控車床性能的一種特殊功能，它是使用變量來(lái)代替程序中的功能代碼或地址值而編制的加工程序。這些變量可同因數(shù)一樣進(jìn)行邏輯運(yùn)算，因而可以使復(fù)雜的程序大大簡(jiǎn)化。

關(guān)鍵詞 宏程序 橢圓 非圓二次曲線 變量

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

宏程序與普通程序相比較，普通程序的程序字為常量，一個(gè)程序只能描述一個(gè)幾何形狀，所以缺乏靈活性和適用性。而在用戶宏程序的本體中，可以使用變量進(jìn)行編程，還可以用宏指令對(duì)這些變量進(jìn)行賦值、運(yùn)算等處理。通過(guò)使用宏程序能執(zhí)行一些有規(guī)律變化的動(dòng)作，如前文中提到的橢圓、拋物線、雙曲線等非圓二次曲線。

用戶宏程序分為A、B兩類，一般情況下，F(xiàn)ANUC 0TD系統(tǒng)采用A類程序，而FANUC 0i系統(tǒng)則采用B類宏程序。本文研究B類宏程序在精加工非圓二次曲線上的應(yīng)用。以華中世紀(jì)星HNC-21/22TD系統(tǒng)的數(shù)控車床為例。

1變量

（1）變量 用“#”+變量號(hào)來(lái)表示，其格式為：#i（i=1、2、3、……）

例如：#1，#10，#26。

（2）變量的引用格式為“地址+#i”或“地址+（-#i）”。

例如：F[#9]表示當(dāng)#9=100時(shí)，與F100指令功能相同；Z[-#6]表示當(dāng)#6=18時(shí)，與Z-18指令功能相同。

（3）地址O和N不能引用變量，不能用O#1或N#20之類進(jìn)行編程。

（4）如超過(guò)地址規(guī)定的最大指令值，則不能使用。如#12=150時(shí)，M#12超過(guò)了最大指令值，不可用。

（5）地址后接變量時(shí)，變量必須寫在括號(hào)“[ ]”內(nèi)，否則系統(tǒng)將不能識(shí)別。

2宏變量及常量

（1）宏變量分為當(dāng)前局部變量（#0～#49）和全局變量（#50～#199）等。

（2）常用常量有：圓周率%i等。

（3）運(yùn)算符與表達(dá)式有以下幾種：

① 算術(shù)運(yùn)算符：+，-，*，/

② 條件運(yùn)算符：EQ（=），NE（≠），GT（﹥），GE（≥），LT（﹤），LE（≤）。

③ 邏輯運(yùn)算符：與AND，或OR，異或NOT。

④ 函數(shù)：正弦SIN，余弦COS，正切TAN，反正切ATAN，絕對(duì)值A(chǔ)BS，平方根SQRT，指數(shù)函數(shù)EXP。

⑤ 表達(dá)式：用運(yùn)算符把常數(shù)、宏變量連接起來(lái)構(gòu)成表達(dá)式。

3公式曲線宏程序

3.1選定自變量

（1）公式曲線中的X和Z坐標(biāo)任意一個(gè)都可以被定義為自變量，

（2）選擇變化范圍大的一個(gè)作為自變量，如圖1，橢圓曲線從起點(diǎn)S到終點(diǎn)T，Z坐標(biāo)變化量為16，X坐標(biāo)變化量從圖中可以看出比Z坐標(biāo)要小得多，所以將Z坐標(biāo)選定為自變量比較適當(dāng)。通常將Z坐標(biāo)選定為自變量。

（3）根據(jù)表達(dá)式方便情況來(lái)確定X或Z作為自變量，如圖2，公式曲線表達(dá)式為Z=0.005X3，將X坐標(biāo)定義為自變量比較適當(dāng)。如果將Z坐標(biāo)定義為自變量，則因變量X的表達(dá)式為X=，其中含有三次開方函數(shù)在宏程序中不方便表達(dá)。

（4）為了表達(dá)方便，在這里將和X坐標(biāo)相關(guān)的變量設(shè)為#1、#11、#12等，將和Z坐標(biāo)相關(guān)的變量設(shè)為#2、#21、#22等。變量可根據(jù)個(gè)人習(xí)慣進(jìn)行定義。

3.2確定自變量的起止點(diǎn)的坐標(biāo)值

該坐標(biāo)值是相對(duì)于公式曲線自身坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。其中起點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的初始值，終點(diǎn)坐標(biāo)為自變量的終止值。

如圖1所示，選定橢圓線段的Z坐標(biāo)為自變量#2，起點(diǎn)S的Z坐標(biāo)為Z1=8，終點(diǎn)T的Z坐標(biāo)為Z2=-8。則自變量#2的初始值為8，終止值為-8。

如圖2所示，選定三次曲線的X坐標(biāo)為自變量#1，起點(diǎn)S的X坐標(biāo)為X1=28.171-12=16.171，終點(diǎn)T的X標(biāo)為X2==7.368。則#1的初始值為16.171，終止值為7.368。

3.3進(jìn)行函數(shù)變換，確定因變量相對(duì)于自變量的宏表達(dá)式

3.4確定公式曲線自身坐標(biāo)系原點(diǎn)對(duì)編程原點(diǎn)的偏移量（含正負(fù)號(hào)）

該偏移量是相對(duì)于工件坐標(biāo)系而言的。

如圖1所示，橢圓線段自身原點(diǎn)相對(duì)于編程原點(diǎn)的X軸偏移%=X=15，Z軸偏移量△Z= -30。

如圖2所示，三次曲線段自身原點(diǎn)相對(duì)于編程原點(diǎn)的X軸偏移%=X=28.171，Z軸偏移量△Z= -39.144。

3.5判別在計(jì)算工件坐標(biāo)系下的X坐標(biāo)值（#11）時(shí)，宏變量#1的正負(fù)號(hào)

（1）根據(jù)編程使用的工件坐標(biāo)系，確定編程輪廓為零件的下側(cè)輪廓還是上側(cè)輪廓：當(dāng)編程使用的是X向下為正的工件坐標(biāo)系，則編程輪廓為零件的下側(cè)輪廓，當(dāng)編程使用的是X向上為正的工件坐標(biāo)系，則編程輪廓為零件的上側(cè)輪廓。

（2）以編程輪廓中的公式曲線自身坐標(biāo)系原點(diǎn)為原點(diǎn)，繪制對(duì)應(yīng)工件坐標(biāo)系的X'和Z'坐標(biāo)軸，以其Z'坐標(biāo)為分界線，將輪廓分為正負(fù)兩種輪廓，編程輪廓在X'正方向的稱為正輪廓，編程輪廓在X負(fù)方向的稱為負(fù)輪廓；

（3）如果編程中使用的公式曲線是正輪廓，則在計(jì)算工件坐標(biāo)系下的X坐標(biāo)值（#11）時(shí)宏變量#1的前面應(yīng)冠以正號(hào)，反之為負(fù)。

如圖1所示，在X向下為正的前置刀架數(shù)控車床編程工件坐標(biāo)系下，編程中使用的是零件的下側(cè)輪廓，其中的公式曲線為負(fù)輪廓，所以在計(jì)算工件坐標(biāo)系下的X坐標(biāo)值#11時(shí)宏變量#1的前面應(yīng)冠以負(fù)號(hào)。

3.6編寫宏程序格式

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