數控車宏程序編制初探

朱鵬

摘 要 用戶宏程序是提高數控車床性能的一種特殊功能，它是使用變量來代替程序中的功能代碼或地址值而編制的加工程序。這些變量可同因數一樣進行邏輯運算，因而可以使復雜的程序大大簡化。

關鍵詞 宏程序 橢圓 非圓二次曲線 變量

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

宏程序與普通程序相比較，普通程序的程序字為常量，一個程序只能描述一個幾何形狀，所以缺乏靈活性和適用性。而在用戶宏程序的本體中，可以使用變量進行編程，還可以用宏指令對這些變量進行賦值、運算等處理。通過使用宏程序能執行一些有規律變化的動作，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，FANUC 0TD系統采用A類程序，而FANUC 0i系統則采用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用。以華中世紀星HNC-21/22TD系統的數控車床為例。

1變量

（1）變量 用“#”+變量號來表示，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#9=100時，與F100指令功能相同；Z[-#6]表示當#6=18時，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之類進行編程。

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

（5）地址后接變量時，變量必須寫在括號“[ ]”內，否則系統將不能識別。

2宏變量及常量

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

（2）常用常量有：圓周率%i等。

（3）運算符與表達式有以下幾種：

① 算術運算符：+，-，*，/

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

③ 邏輯運算符：與AND，或OR，異或NOT。

④ 函數：正弦SIN，余弦COS，正切TAN，反正切ATAN，絕對值ABS，平方根SQRT，指數函數EXP。

⑤ 表達式：用運算符把常數、宏變量連接起來構成表達式。

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坐標任意一個都可以被定義為自變量，

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

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

（4）為了表達方便，在這里將和X坐標相關的變量設為#1、#11、#12等，將和Z坐標相關的變量設為#2、#21、#22等。變量可根據個人習慣進行定義。

3.2確定自變量的起止點的坐標值

該坐標值是相對于公式曲線自身坐標系的坐標值。其中起點坐標為自變量的初始值，終點坐標為自變量的終止值。

如圖1所示，選定橢圓線段的Z坐標為自變量#2，起點S的Z坐標為Z1=8，終點T的Z坐標為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坐標為自變量#1，起點S的X坐標為X1=28.171-12=16.171，終點T的X標為X2==7.368。則#1的初始值為16.171，終止值為7.368。

3.3進行函數變換，確定因變量相對于自變量的宏表達式

3.4確定公式曲線自身坐標系原點對編程原點的偏移量（含正負號）

該偏移量是相對于工件坐標系而言的。

如圖1所示，橢圓線段自身原點相對于編程原點的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相對于編程原點的X軸偏移%=X=28.171，Z軸偏移量△Z= -39.144。

3.5判別在計算工件坐標系下的X坐標值（#11）時，宏變量#1的正負號

（1）根據編程使用的工件坐標系，確定編程輪廓為零件的下側輪廓還是上側輪廓：當編程使用的是X向下為正的工件坐標系，則編程輪廓為零件的下側輪廓，當編程使用的是X向上為正的工件坐標系，則編程輪廓為零件的上側輪廓。

（2）以編程輪廓中的公式曲線自身坐標系原點為原點，繪制對應工件坐標系的X'和Z'坐標軸，以其Z'坐標為分界線，將輪廓分為正負兩種輪廓，編程輪廓在X'正方向的稱為正輪廓，編程輪廓在X負方向的稱為負輪廓；

（3）如果編程中使用的公式曲線是正輪廓，則在計算工件坐標系下的X坐標值（#11）時宏變量#1的前面應冠以正號，反之為負。

如圖1所示，在X向下為正的前置刀架數控車床編程工件坐標系下，編程中使用的是零件的下側輪廓，其中的公式曲線為負輪廓，所以在計算工件坐標系下的X坐標值#11時宏變量#1的前面應冠以負號。

3.6編寫宏程序格式

參考文獻

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[3] 武漢華中數控股份有限公司.世紀星車削數控裝置操作說明書[DB/OL].http：//ishare.iask.sina.com.cn/f/37156796.html，2009.

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