基于FANUC系統的數控車床宏程序編制

戴超

摘 要：本文對數控車床宏程序的應用進行簡單的介紹，并通過編程案例闡述數控車床宏程序的編制內容，其中包括變量的應用、編程格式、技巧等，展現宏程序在非圓曲線加工中所起到的效果。

關鍵詞：FANUC系統 數控車床 宏程序編制

前言

隨著科技水平的提高，數控技術得到長足的進步，目前數控機床已然是機械加工中不可替代的設備，尤其數控車床更是得到廣泛的應用。普通的數控車床只能進行直線和圓弧的加工，對于非圓曲線零件的加工，需要利用CAM軟件進行編程才能完成。現階段的CAM軟件具有使用費用高、產生程序多的特點，不僅提高了采購成本，還影響了編程的效果。因此編程人員應加強對宏程序的掌握，以提高零件加工效率。

1.宏程序簡介

宏程序是一種提高數控車床性能的特殊功能，是能運用變量的一種程序，其主要用于加工橢圓、拋物線、雙曲線、SIN曲線等非圓曲線[1]。宏程序的主要特點在于利用變量之間變化的關系，并擬合小段直線，從而實現非圓曲線零件的加工。相比其他普通程序，宏程序具有許多優勢，如可以運用變量并賦值，可以對變量變化關系進行運算，可以跳轉程序等。而這些功能都是其他普通程序所不具備的[2]。

數控系統通常都有A類和B類兩種用戶宏程序。A類宏程序對于各種邏輯關系和數學運算的表達都需要通過G65格式指令進行，不僅直觀性差，且難以讀取。而B類宏程序可以直接輸入語言和公式來完成所有的操作，簡單方便，所以其應用極為廣泛。

2.宏程序的編制

（1）非圓曲線的常見參數方程介紹

橢圓曲線的標準方程為x2/b2+z2/a2=1，其中參數x的方程式為x=b*sinθ，參數z的方程式為z=a*cosθ；雙曲線的標準方程為x2/b2-z2/a2，，參數x的方程式為x=a*secθ，參數z的方程式為z=b*tanθ；拋物線的標準方程為x=az2或z=ax2。

（2）編程步驟

定義自變量。一般情況下，宏程序中存在應變量和自變量兩種變量，當自變量值發生變化時，應變量也會隨之發生變化。在定義自變量前，應先賦予該變量所要表達的意義，同時自變量的確定還需考慮到計算的方便性。

變量間關系的確定。完成自變量定義后，可以使用方程式，對應變量和自變量的關系進行推導，以得出應變量的表達式。

執行語句。即通過G01指令執行應變量推算出X和Z相應的表達式，需要注意執行語句的編寫過程，必須依據工件坐標系中非圓曲線中心的位置來做出相應的偏移。

改變自變量。每個自變量在宏程序中都應與一個應變量值相對應，如果需要對某段曲線進行加工，就必須持續改變自變量來完成。當自變量發生改變時，應通過加工精度以及自變量表達的意義來確定步距的大小。

確定判斷語句。確定判斷語句需要依據非曲線的終點，而確定其位置則需要依據所運用的跳轉語句。如虹程序的最后一般為IF語句；應變量的表達式前一般為WHILE語句。在判斷語句的編寫過程中，必須要清楚該判斷語句是否存在曲線終點，另外，在坐標已經明確的狀態下，盡可能用G01在宏程序的前后編寫出非曲線的始、終坐標。

（3）檢驗

宏程序編寫完成后，編程人員通常都會對計算的正確性和程序的語法進行檢查，根據系統的編程說明書規劃語法的格式。確定變量間換算和偏移是否正確，可以通過帶入曲線上的幾個特殊點或起點、終點的值來判斷[3]。

3.編程實例

基于FANUC系統編寫下圖的橢圓方程，根據圖中顯示，已知長軸為40，短軸為26，得出該橢圓的標準方程為x2/132+z2/202=1。

——

N1 G00 X0；

G01 Z0 F80；已知橢圓的起點，通過G01寫出該起點的坐標；

1=20；定義自變量Z，以及將橢圓中心與其最右端點之間的距離確定為初始值；

N10 2=13*SQRT[400-1*1]/20；進行計算，X用包含Z自變量的表達式表示，并用2為定義名；

G01 X[2*2] Z[1]-20 F100；確定執行語句，由于坐標系中橢圓的中心位置在（0，-20）上，所以應減20，從而使橢圓中心與工件坐標系重合；

1=1-0.5；疊加自變量，促使X、Z值發生變化，從而對橢圓線段進行加工；

IF[1 LE 1] GOTO；在圖中橢圓Z方向顯示的終點尺寸為-19，以變化計算為依據，得出判斷語句；

G01 X36 Z-29；

——

進行檢驗時，將（0，0）和（26，-20）兩點代入，可以檢驗變量前偏移和換算的正確性。

結語

宏程序的運用過程中，需要注意幾點事項，首先，應明確地認識要加工的零件，其次，對機床的全部基本功能應能熟練掌握，能通過圖中顯示的條件，選定非圓曲線的方程，最后對宏程序的編程格式、編程原理以及變量應用應能熟練掌握。宏程序具有增強數控機床性能的特殊功能，通過巧妙地應用宏程序來加工非圓曲線以及相類似的零件，可以取得顯著的效果。

參考文獻

[1]吳亞蘭，李慶.基于FANUC系統的數控車床宏程序編制[J].科技信息，2012，06：257-258.

[2]張國全，于洪峰.FANUC 0i型數控車床應用宏程序加工高斯曲線[J].CAD/CAM與制造業信息化，2012，11：65-66.

[3]張洪濤.基于FANUC系統的數控車床PMC程序設計[J].電氣自動化，2015，06：84-86.