浅谈宏程序在数车中的编程方法

于定文

【摘 要】随着制造工业的发展，数控技术的应用也越来越广泛，更多公司开始开发高效的CNC程序，虽然现在很多复杂的零件采用CAD/CAM软件自动编程，但是由于各种原因，它们没有也不能代替宏编程。宏程序对专门的需求常有专门的解决办法。本文针对椭圆在数控车床上的加工谈谈宏程序的编程方法。

【关键词】数控技术；宏程序；宏指令；椭圆

文章编号：ISSN1006—656X（2013）09 -0110-02

前言：我国目前被誉为“世界工厂”、“制造大国”，我国制造工业在发展的同时， 数控技术也得到了最广泛的应用，现在无论是硬件数控系统还是软件数控系统，其插补的基本原理是相同的，只是实现插补运算的方法有所区别。最常见的是直线插补和圆弧插补，没有椭圆、双曲线、抛物线等插补。为了解决这些编程问题，我们可以采用拟合计算，用宏程序方式进行编制。下面就数控车床加工椭圆来介绍A类和B类宏程序的编程方法：

一、宏程序概念介绍：

用户宏程序是以变量的组合，通过各种算术和逻辑运算、转移和循环等命令，而编制的一种可以灵活运用的程序，只要改变变量的值，即可完成不同的加工或操作。

用户宏功能主体是一系列指令，相当于子程序体。既可以由机床生产厂提供，也可以由机床用户自己编制。

宏指令是代表一系列指令的总指令，相当于子程序调用指令。最大特点是，可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。用户宏功能有A、B两类。其中A类宏是以G65HxxP#xxQ#xxR#xx的格式输入的，而B类宏程序则是以直接的公式和语言输入的和C语言很相似在0i系统中应用比较广。

A类宏程序：

（一）变量

在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址。为了使程序更具通用性、更加灵活，在宏程序中设置了变量，即将变量赋给一个地址。

（二） 宏指令G65

包括算术运算、逻辑运算等处理功能。

一般形式： G65 Hm P#i Q#j R#k

式中：

m--宏程序功能，数值范围01～99；

#i--运算结果存放处的变量名；

#j--被操作的第一个变量，也可以是一个常数；

#k--被操作的第二个变量，也可以是一个常数。

（三）宏功能指令

1. 算术运算指令 包括加、减、乘、除等；

2. 逻辑运算指令 包括或、与、异或；

3. 三角函数指令 正弦、余弦、正切、反正切

4. 控制类指令 无条件转移、条件转移、产生PS报警

B类宏程序：

（四）宏程序的简单调用格式

宏程序的简单调用是指在主程序中，宏程序可以被单个程序段单次调用。

调用指令格式： G65 P（宏程序号） L（重复次数）（变量分配）

其中：G65――宏程序调用指令

P（宏程序号）――被调用的宏程序代号；

L（重复次数）――宏程序重复运行的次数，重复次数为1时，可省略不写；

（变量分配）――为宏程序中使用的变量赋值。

宏程序与子程序相同的一点是，一个宏程序可被另一个宏程序调用，最多可调用4重。

（五）宏程序的编写格式

宏程序的编写格式与子程序相同。其格式为：

0 ～（0001～8999为宏程序号） //程序名

N10 …… //指令

.

N～ M99 //宏程序结束

上述宏程序内容中，除通常使用的编程指令外，还可使用变量、算术运算指令及其它控制指令。变量值在宏程序调用指令中赋给。

（六）变量

（七）算术运算指令

（八）控制指令

（1）条件转移

编程格式：IF [条件表达式] GOTO n

以上程序段含义为：

1）如果条件表达式的条件得以满足，则转而执行程序中程序号为n的相应操作，程序段号n可以由变量或表达式替代；

2）如果表达式中条件未满足，则顺序执行下一段程序；

3）如果程序作无条件转移，则条件部分可以被省略。

4）表达式可按如下书写：

#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）重复执行

编程格式：WHILE [条件表达式] DO m （m = 1，2，3）

.

.

.

END m

上述“WHILE…END m”程序含意为：

1）条件表达式满足时，程序段DO m至 END m即重复执行；

2）条件表达式不满足时，程序转到END m后处执行；

3）如果WHILE [条件表达式]部份被省略，则程序段DO m至 END m之间的部份将一直重复执行；

二、宏程序编程实例应用：

已知椭圆z向长轴半径40，X向短轴半径20，毛坯材料为50棒料，加工右半椭圆，工件坐标系的原点如图所示，设置在工件的右端面中心位置。编写如（图1）所示椭圆A—B段的精加工程序：

（图1）

（一）以GSK980（当前版本是GSK980TD）数控车系统为代表的A类宏程序应用：

编程分析：

由于椭圆是非圆曲线，用宏程序加工非圆曲线时，其原理是将曲线分成若干段后用直线进行拟合，具体分成段数的多少要根据零件加工精度来确定，精度越高，分段数越多。所以实际加工完成的非圆曲线是由很多极短的折线段构成。

主程序

O1000；

N10 G97G99G40； （指定进给方式和取消刀具半径补偿）

N20 M03S800T0101；（设置主轴转速选用1号刀和调用1号刀补）

N30 G00G41G00X0Z2； （圆弧半径左补偿）

N40 G65P1001； （调用宏程序）

N50 G01X52F0.2； （退刀）

N60 G40G00X100Z100；

N70 M05；

N80 M30；

椭圆加工宏程序

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； （确定Z向步长为0.5 mm。）

N90 G65 H85 P40 Q#102 R0； （条件判断：当变量#102≧0时，转移到N40程序段，如果#102﹤0时，继续向下执行。）

N100 M99

2. 以FANUC-0i数控车系统为代表的B类宏程序应用，编写如（图1）所示椭圆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 （确定X向粗加工余量50mm）

N50 WHILE[#101GE0.5]DO1； （建立条件式1，当粗加工余量大于0.5mm时，执行1号程序循环DO1--END1之间的程序）

N60 #101=#101-2； （指定粗加工时的背吃刀量为2mm）

N70 #2=40； （确定Z向坐标初始值）

N80 WHILE[#2GE0]DO2； （建立条件式2，当Z向坐标在运动到终点坐标前，执行2号程序循环DO2--END2之间的程序）

N90 #1=40*SQRT[1-#2*#2/1600]；（根据椭圆标准方程公式转换）

N100 G01X[#1+#101]Z[#2-40]F0.2；（采用G01拟合加工，进给率为0.2mm/r）

N110 #2=#2-1； （指定Z向坐标的变化步距）

N120 END2； （条件式2程序结束）

N130 G00X100Z100；

N140 M05；

N150 M30；

宏指令编程像高级语言一样，可以使用变量进行算术运算逻辑运算和函数混合运算进行编程。在宏程序形式中，一般都提供循环判断分支和子程序调用的方法。可编制各种复杂的零件加工程序。熟练应用宏程序指令进行编程，可大大精简程序量，还可以增强机床的加工适应能力。比如可以将抛物线、椭圆等非圆曲线的算法标准化后做成内部宏程序，以后就可以像圆弧插补一样按标准格式编程调用，相当于增加了系统的插补功能。所以宏程序的编程方法显得越来越重要。

参考文献：

[1] 数控编程与加工技术，黄登红.中南大学出版社；

[2] 数控编程，中国劳动社会保障出版社

[3] 数控车床加工椭圆方法的研究，陈松；

[4] 广数980TD数控车床编程说明书；

[5]FANUC-0i数控车床编程说明书；