宏程序加工輪廓曲線

張岳俊

摘 要：在數控車床中，像橢圓、拋物線、雙曲線等輪廓曲線的加工越來越普遍。以橢圓為例，介紹了FANUC數控系統運用宏程序編程的幾種形式，通過對比分析，運用于不同的場合。

關鍵詞：數控車床;宏程序;輪廓曲線

中職學生學習編程入門難，利用宏程序編程加工公式曲線，更是難上加難。隨著數控技術的不斷發展，電腦自動編程越來越普及，手工編程工作量也越來越小，但是，在數控車床加工中，有些項目的加工卻是電腦無法取代的，必須應用宏程序編寫。于是，宏程序的教學便走進了職校課堂。

所謂宏程序就是用符號代替變量，即在普通程序中融入了變量元素，而整個程序的結構沒有太大變化。例如，加工一段橢圓，我們先假想將它分成N等分，將每個等分段的兩個端點（俗稱節點），用線段連接起來，就形成了該曲線的形狀。從理論上講，劃分的等分段越多，連起來就越逼近于曲線。數控機床正是利用這個原理，先將每個節點的坐標計算出來，然后從起始點開始，運用直線功能指令G01，依次連接形成橢圓。由于每一個節點的坐標隨位置的變化而不同，所以節點的坐標是一個變量，變量在不同的數控系統中采用不同的符號來表示。FANUC系統用#×××表示，×為數字。

宏程序的格式根據系統的不同而有所區別，但即便在同一個系統中，由于編程員的習慣和喜好不同，其編程格式和操作方法也不盡相同。下面通過一個實例，介紹四種加工方法，供大家參考：如圖所示。

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一、應用機床零點偏置功能加工

（一）編寫宏程序必須使用WHILE循環語句

循環（WHILE語句）

功能 在WHILE后指定一個條件表達式，條件滿足時，執行DO到END之間的語句，否則執行END后的語句。

格式 WHILE[條件表達式]DO m;（m=1，2，3）

………：

………：

………：

END m;

m只能在1、2、3中取值。

（二）首先編寫橢圓手柄的精加工路線宏程序

T0303 M03 S800 F0.2;

G00 X0 Z2;

#5=40;………Z軸加工起始點的節點坐標（在數學中，原點位于橢圓中心）。

WHILE[#5 GE -20] DO 1; ………進入循環語句1，判斷自變量Z軸節點坐標是否大于等于節點終點的坐標（同上，原點位于橢圓中心）。

#4=25*SQRT[40*40-#5*#5]/40;………橢圓公式（#4為X軸節點坐標，它是通過等式右邊的自變量#5賦值后，由系統自動求出）。

G01 X[2*#4+A] Z[#5+B];………刀具直線切削至節點（A，B分別為橢圓中心在工件坐標系的坐標，本例A=0，B=-40）。

#5=#5-0.5; ………將橢圓Z軸60 mm等分為120等分，每段0.5mm，#5重新賦值減小了0.5。

END 1; ………返回循環開始部分，繼續判斷第二個節點是否成立，以此類推，刀具從第一個節點直線切削至終點。

G01 W-20;

G00 X60;

Z2;

M05;

M02;

將上述編寫好的精加工路線程序輸入機床，進行對刀操作，然后找到機床參數設置選項，在機床的X方向原點偏置中，將預留偏置量值0改為15 mm（最大切削余量），啟動機床完成第一次加工。當刀具退回加工起始點以后，再將偏置余量修改為12 mm，重新啟動機床，完成第二次加工。以此類推每次將偏置量減去3 mm，重復累計操作5次，直至偏置量為0即加工完成。

該方法的優點是只需編寫精加工宏程序，程序簡潔，節省了程序輸入的時間。粗加工由手動操作改變機床的原點偏移來實現，比較直觀，學生易學易懂，容易掌握。缺點是對機床操作要求熟練，不能出錯。

二、全部使用宏程序編程加工

這種方法是將粗加工中X軸方向的每層偏移量也用變量表示，增加了一個循環語句的嵌套，需要很好地理解程序。通常情況下，為拓寬知識面，只對感興趣的學生或者是參加技能大賽集訓的學生介紹，對其他學生不做要求。程序如下：

（一）循環語句嵌套格式

1.數1～3可以多次使用。

2.首先滿足大循環2的條件后，才運行小循環1，小循環1執行完成后返回大循環2：

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3.嵌套層數最多3級。

（二）加工程序

T0303 M03 S800 F0.2;

G00 X60 Z2;

#3=15;………設置X軸方向的初始偏移量#3。

WHILE [#3 GE 0] DO 2;………進入大循環2，判斷#3是否大于等于最終偏移量0.

#5=40;

WHILE [#5 GE -20] ?DO 1; ………進入小循環1，直至條件不滿足時退出，執行循環2。

#4=25*SQRT[40*40-#5*#5]/40;

G01 X[2*#4+A+#3] Z[#5+B];………注意節點的X軸坐標增加一個偏移值#3。

#5=#5-0.5;

END 1;

G01 W-20;

G00 X60;

Z2;

#3=#3-3; ………X軸方向的偏移量#3減去3mm重新賦值給#3。

END2;

M5;

M2;

三、調用子程序編程加工

（一）主程序和子程序的格式endprint

1.主程序

在主程序中，調用子程序的程序段應包含如下內容：

M98 P×××× L××;

在這里，地址P后面所跟的數字，指定為被調用的子程序的程序號，L后面的數字用于指定調用的重復次數。

2.子程序

一個子程序應該具有如下格式：

O××××; ? 子程序號

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M99; 返回主程序

（二）加工程序

O 0001 ………. ?主程序

T0303 M03 S800 F0.2;

G00 X60Z2;

#3=12;………. 設置X軸方向的初始偏移量#3

M98 P0002 L 5;……….調用子程序O0002 加工5次。

G00 X100;

Z100;

M05;

M30;

O 0002……… 子程序

#5=40;

WHILE ?[#5 GE -20] ?DO 1;

#4=25*SQRT[40*40-#5*#5]/40;

G01 X[2*#4+A+#3] Z[#5+B];………注意節點的X軸坐標值需加上一個偏移值#3。

#5=#5-0.5;

END 1;

G01 W-20;

G00 X60;

Z2;

#3=#3-3;………X軸方向的偏移量#3減去3mm重新賦值給#3。

M99;

四、用復合循環指令編程加工

使用G73輪廓復合循環語句編程，比較簡單，但需要理解各代碼的含義，在實訓教學中，G73指令既是重點也是難點，也需要反復多次練習才能加深理解。程序如下：

T0303 M03 S800 F0.2;

G00 X65 Z2;

G73 U7.5 W0 R5

G73 P10 Q20 U0.5 W0 F0.1;

N10 G00 X0

G01 Z2;

#5=40; ? ?-+

+

WHILE ?[#5 GE -20] ?DO 1;

#4=25*SQRT[40*40-#5*#5]/40;

G01 X[2*#4+A] Z[#5+B];

#5=#5-0.5;

END 1;

G01 W-20;

N20 G00 X60

G00 X100;

Z100;

M05;

M30;

當然，加工橢圓輪廓曲線，除了可以采用宏程序手工編程之外，還可以借助于CAXA數控車等軟件進行計算機輔助編程，前提條件是機床要配備電腦和傳輸裝置。

在中職課堂講授宏程序，不宜過深過難，會用就行。本文介紹的幾種方法，在教學實踐中，針對不同系統的機床，可以靈活選擇其中的一種，全面鋪開只會適得其反。宏程序是一種高級語言，除了能加工各類輪廓曲線，在其他場合的應用還有待今后進一步

探究。

？誗編輯 溫雪蓮endprint