于定文

【摘 要】隨著制造工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，更多公司開始開發(fā)高效的CNC程序，雖然現(xiàn)在很多復(fù)雜的零件采用CAD/CAM軟件自動編程，但是由于各種原因，它們沒有也不能代替宏編程。宏程序?qū)ｉT的需求常有專門的解決辦法。本文針對橢圓在數(shù)控車床上的加工談?wù)労瓿绦虻木幊谭椒ā?/p>

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；宏程序；宏指令；橢圓

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0110-02

前言：我國目前被譽(yù)為“世界工廠”、“制造大國”，我國制造工業(yè)在發(fā)展的同時(shí)， 數(shù)控技術(shù)也得到了最廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在無論是硬件數(shù)控系統(tǒng)還是軟件數(shù)控系統(tǒng)，其插補(bǔ)的基本原理是相同的，只是實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算的方法有所區(qū)別。最常見的是直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，沒有橢圓、雙曲線、拋物線等插補(bǔ)。為了解決這些編程問題，我們可以采用擬合計(jì)算，用宏程序方式進(jìn)行編制。下面就數(shù)控車床加工橢圓來介紹A類和B類宏程序的編程方法：

一、宏程序概念介紹：

用戶宏程序是以變量的組合，通過各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算、轉(zhuǎn)移和循環(huán)等命令，而編制的一種可以靈活運(yùn)用的程序，只要改變變量的值，即可完成不同的加工或操作。

用戶宏功能主體是一系列指令，相當(dāng)于子程序體。既可以由機(jī)床生產(chǎn)廠提供，也可以由機(jī)床用戶自己編制。

宏指令是代表一系列指令的總指令，相當(dāng)于子程序調(diào)用指令。最大特點(diǎn)是，可以對變量進(jìn)行運(yùn)算，使程序應(yīng)用更加靈活、方便。用戶宏功能有A、B兩類。其中A類宏是以G65HxxP#xxQ#xxR#xx的格式輸入的，而B類宏程序則是以直接的公式和語言輸入的和C語言很相似在0i系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣。

A類宏程序：

（一）變量

在常規(guī)的主程序和子程序內(nèi)，總是將一個(gè)具體的數(shù)值賦給一個(gè)地址。為了使程序更具通用性、更加靈活，在宏程序中設(shè)置了變量，即將變量賦給一個(gè)地址。

（二） 宏指令G65

包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等處理功能。

一般形式： G65 Hm P#i Q#j R#k

式中：

m--宏程序功能，數(shù)值范圍01～99；

#i--運(yùn)算結(jié)果存放處的變量名；

#j--被操作的第一個(gè)變量，也可以是一個(gè)常數(shù)；

#k--被操作的第二個(gè)變量，也可以是一個(gè)常數(shù)。

（三）宏功能指令

1. 算術(shù)運(yùn)算指令 包括加、減、乘、除等；

2. 邏輯運(yùn)算指令 包括或、與、異或；

3. 三角函數(shù)指令 正弦、余弦、正切、反正切

4. 控制類指令 無條件轉(zhuǎn)移、條件轉(zhuǎn)移、產(chǎn)生PS報(bào)警

B類宏程序：

（四）宏程序的簡單調(diào)用格式

宏程序的簡單調(diào)用是指在主程序中，宏程序可以被單個(gè)程序段單次調(diào)用。

調(diào)用指令格式： G65 P（宏程序號） L（重復(fù)次數(shù)）（變量分配）

其中：G65――宏程序調(diào)用指令

P（宏程序號）――被調(diào)用的宏程序代號；

L（重復(fù)次數(shù)）――宏程序重復(fù)運(yùn)行的次數(shù)，重復(fù)次數(shù)為1時(shí)，可省略不寫；

（變量分配）――為宏程序中使用的變量賦值。

宏程序與子程序相同的一點(diǎn)是，一個(gè)宏程序可被另一個(gè)宏程序調(diào)用，最多可調(diào)用4重。

（五）宏程序的編寫格式

宏程序的編寫格式與子程序相同。其格式為：

0 ～（0001～8999為宏程序號） //程序名

N10 …… //指令

.

N～ M99 //宏程序結(jié)束

上述宏程序內(nèi)容中，除通常使用的編程指令外，還可使用變量、算術(shù)運(yùn)算指令及其它控制指令。變量值在宏程序調(diào)用指令中賦給。

（六）變量

（七）算術(shù)運(yùn)算指令

（八）控制指令

（1）條件轉(zhuǎn)移

編程格式：IF [條件表達(dá)式] GOTO n

以上程序段含義為：

1）如果條件表達(dá)式的條件得以滿足，則轉(zhuǎn)而執(zhí)行程序中程序號為n的相應(yīng)操作，程序段號n可以由變量或表達(dá)式替代；

2）如果表達(dá)式中條件未滿足，則順序執(zhí)行下一段程序；

3）如果程序作無條件轉(zhuǎn)移，則條件部分可以被省略。

4）表達(dá)式可按如下書寫：

#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）重復(fù)執(zhí)行

編程格式：WHILE [條件表達(dá)式] DO m （m = 1，2，3）

.

.

.

END m

上述“WHILE…END m”程序含意為：

1）條件表達(dá)式滿足時(shí)，程序段DO m至 END m即重復(fù)執(zhí)行；

2）條件表達(dá)式不滿足時(shí)，程序轉(zhuǎn)到END m后處執(zhí)行；

3）如果WHILE [條件表達(dá)式]部份被省略，則程序段DO m至 END m之間的部份將一直重復(fù)執(zhí)行；

二、宏程序編程實(shí)例應(yīng)用：

已知橢圓z向長軸半徑40，X向短軸半徑20，毛坯材料為50棒料，加工右半橢圓，工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)如圖所示，設(shè)置在工件的右端面中心位置。編寫如（圖1）所示橢圓A—B段的精加工程序：

（圖1）

（一）以GSK980（當(dāng)前版本是GSK980TD）數(shù)控車系統(tǒng)為代表的A類宏程序應(yīng)用：

編程分析：

由于橢圓是非圓曲線，用宏程序加工非圓曲線時(shí)，其原理是將曲線分成若干段后用直線進(jìn)行擬合，具體分成段數(shù)的多少要根據(jù)零件加工精度來確定，精度越高，分段數(shù)越多。所以實(shí)際加工完成的非圓曲線是由很多極短的折線段構(gòu)成。

主程序

O1000；

N10 G97G99G40； （指定進(jìn)給方式和取消刀具半徑補(bǔ)償）

N20 M03S800T0101；（設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速選用1號刀和調(diào)用1號刀補(bǔ)）

N30 G00G41G00X0Z2； （圓弧半徑左補(bǔ)償）

N40 G65P1001； （調(diào)用宏程序）

N50 G01X52F0.2； （退刀）

N60 G40G00X100Z100；

N70 M05；

N80 M30；

橢圓加工宏程序

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； （確定Z向步長為0.5 mm。）

N90 G65 H85 P40 Q#102 R0； （條件判斷：當(dāng)變量#102≧0時(shí)，轉(zhuǎn)移到N40程序段，如果#102﹤0時(shí)，繼續(xù)向下執(zhí)行。）

N100 M99

2. 以FANUC-0i數(shù)控車系統(tǒng)為代表的B類宏程序應(yīng)用，編寫如（圖1）所示橢圓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 （確定X向粗加工余量50mm）

N50 WHILE[#101GE0.5]DO1； （建立條件式1，當(dāng)粗加工余量大于0.5mm時(shí)，執(zhí)行1號程序循環(huán)DO1--END1之間的程序）

N60 #101=#101-2； （指定粗加工時(shí)的背吃刀量為2mm）

N70 #2=40； （確定Z向坐標(biāo)初始值）

N80 WHILE[#2GE0]DO2； （建立條件式2，當(dāng)Z向坐標(biāo)在運(yùn)動到終點(diǎn)坐標(biāo)前，執(zhí)行2號程序循環(huán)DO2--END2之間的程序）

N90 #1=40*SQRT[1-#2*#2/1600]；（根據(jù)橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程公式轉(zhuǎn)換）

N100 G01X[#1+#101]Z[#2-40]F0.2；（采用G01擬合加工，進(jìn)給率為0.2mm/r）

N110 #2=#2-1； （指定Z向坐標(biāo)的變化步距）

N120 END2； （條件式2程序結(jié)束）

N130 G00X100Z100；

N140 M05；

N150 M30；

宏指令編程像高級語言一樣，可以使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算和函數(shù)混合運(yùn)算進(jìn)行編程。在宏程序形式中，一般都提供循環(huán)判斷分支和子程序調(diào)用的方法。可編制各種復(fù)雜的零件加工程序。熟練應(yīng)用宏程序指令進(jìn)行編程，可大大精簡程序量，還可以增強(qiáng)機(jī)床的加工適應(yīng)能力。比如可以將拋物線、橢圓等非圓曲線的算法標(biāo)準(zhǔn)化后做成內(nèi)部宏程序，以后就可以像圓弧插補(bǔ)一樣按標(biāo)準(zhǔn)格式編程調(diào)用，相當(dāng)于增加了系統(tǒng)的插補(bǔ)功能。所以宏程序的編程方法顯得越來越重要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 數(shù)控編程與加工技術(shù)，黃登紅.中南大學(xué)出版社；

[2] 數(shù)控編程，中國勞動社會保障出版社

[3] 數(shù)控車床加工橢圓方法的研究，陳松；

[4] 廣數(shù)980TD數(shù)控車床編程說明書；

[5]FANUC-0i數(shù)控車床編程說明書；