函數曲線數控車削宏程序編制方法及應用

蔣富良

摘?；要：本文根據數控車削高級工、技師培訓及考證要求，詳細介紹宏程序的格式、編制方法，歸納數控車削函數曲線時粗加工分層切削循環，函數曲線等間距插補循環的程序框架模板，同時結合模板給出了實例圖樣的應用。

關鍵詞：函數曲線?；宏程序?；程序模板?；子程序

在數控車工、高級工、技師以及數控技能比賽中，經常看到操作題圖樣中有函數曲線的加工結構要素。如果不用軟件自動編程完成這些結構要素，就只能采用宏程序來實現。

編制宏程序，首先要建立數學模型，也就是確定自變量、因變量，把函數曲線轉化成標準方程、參數方程；其次要掌握宏程序結構、宏程序語句格式；另外要搞清函數曲線標準坐標系與工件坐標系之間的坐標值變換關系。

一、FANUC數控系統宏程序格式、指令

1.變量

宏程序允許使用變量、算術和邏輯運算及條件轉移，使得編制的程序具有通用性、靈活性。

（1）變量形式（FANUC數控系統）。變量用符號#后面加上變量號碼所構成。

（2）變量引用。在程序中引用變量時，是在地址符后指定變量。

（3）變量賦值。賦值是指將一個數據賦予一個變量。

賦值規律：

①賦值號“=”兩邊不能隨意互換，左邊只能是變量，右邊可以是表達式、數據或變量；

②一個賦值語句只能給一個變量賦值；

③可以多次給一個變量賦值，新變量值將取代原變量值，即最后賦的值有效；

④賦值語句具有運算功能，它的一般形式是：變量=表達式；

⑤賦值表達式的運算順序與數學運算順序相同。

算術運算符：

正弦SIN[] （角度以度數指定） 平方根 SQRT[]

余弦 COS[]絕對值 ABS[]

正切 TAN[]

（4）變量種類。

①局部變量：#1—#33。只能用在用戶宏程序中存儲數據，斷電時被初始化為空。

②公共變量：#100—#199，#500—#999。在主程序和用戶宏程序中意義相同，斷電時#100—#199初始化為空，#500—#999數據保存。

③系統變量：#1000—。用于讀和寫CNC內部運行時的各種數據。

2.條件表達式

必須包括運算符，運算符在兩個變量中間或變量和常數中間，并且用方括號封閉。

運算符由兩個字母組成，用于兩個值比較。

運算符 EQ NE GT GE LT LE

含義 等于 不等于 大于 大于等于 小于 小于等于

3.轉移語句

用于控制程序執行的流向。

（1）無條件轉移。 GOTON。轉移到標有順序號n 的程序段。

（2）條件轉移。IF [條件表達式] GOTON。如果指定的條件表達式滿足時，轉移到標有順序號n 的程序段。如果指定的條件表達式不滿足，執行下個一程序段。

（3）IF[條件表達式] THEN。如果條件表達式滿足，執行預先決定的宏程序語句。只執行一個宏程序語句。

4.循環語句

WHILE [條件表達式] DO m（m=1、2、3）

（程序）

END m

（程序）

在WHILE 后指定一個條件表達式，當指定條件滿足時，循環執行從DO 到END之間的程序。否則，轉到END后的程序段。

二、宏程序編制方法及步驟

第一，確定自變量。第二，確定自變量起始坐標值、終止坐標值。在函數曲線標準坐標系中確定。第三，進行函數變換，確定因變量相對于自變量的宏表達式。在函數曲線標準坐標系中變換。第四，確定自變量、因變量在工件坐標系中的宏表達式。確定函數曲線標準坐標系相對于工件坐標系的偏移值，自變量、因變量疊加該偏移值就變換到工件坐標系中的宏表達式。第五，確定粗加工分層切削循環結束判斷條件、函數曲線插補循環結束判斷條件。在函數曲線標準坐標系中確定，粗加工分層切削循環結束可用精加工余量（直徑值）作為判斷條件，函數曲線插補循環結束判斷條件就是自變量終止坐標值。

三、宏程序模板

注意：FANUC0i經濟型數控系統，即型號中帶有Mate型的，G71內、外圓粗加工復合循環指令循環體內不可嵌入宏指令編程，加工輪廓也不能有倒錐和下凹形狀的工件；G73閉合粗加工復合循環指令循環體內可嵌入宏指令編程，可以加工有倒錐和下凹形狀的工件。

四、實例應用

根據宏程序編制方法、步驟及宏程序模板，編制實例零件圖輪廓部分加工程序。

第一步：確定自變量。確定Z坐標作為自變量，取#1

變量。

第二步：確定自變量起始坐標值、終止坐標值。在函數曲線標準坐標系中，確定自變量起始坐標值為+12，是橢圓輪廓的開始點坐標，等間距循環插補橢圓時，賦初值用；終止坐標值為-26.458，該值根據橢圓方程Z2/402+X2/242=1，代入X值，算出Z坐標，是等間距循環插補橢圓結束的條件。

零件圖

第三步：進行函數變換，確定因變量相對于自變量的宏表達式。X坐標是因變量，取#2變量，根據橢圓方程Z2/402+X2/242=1，在函數曲線標準坐標系中變換得到因變量#2相對于自變量#1的宏表達式，#2=24/40*SQRT[40*40-#1*#1]。

第四步：確定自變量、因變量在工件坐標系中的宏表達式。確定函數曲線標準坐標系相對于工件坐標系的偏移值，X向偏移是42，Z向偏移是-44，自變量、因變量疊加該偏移值就變換到工件坐標系中的宏表達式。

第五步：確定粗加工分層切削循環結束判斷條件、函數曲線插補循環結束判斷條件。初加工分層切削循環采用G73，結束判斷條件根據G73指令參數設定；橢圓等間距循環插補采用循環指令，結束判斷條件是自變量終止坐標值-26.458。