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摘 要：在數(shù)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(shù)控系統(tǒng)運(yùn)用宏程序編程的幾種形式，通過對(duì)比分析，運(yùn)用于不同的場(chǎng)合。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床;宏程序;輪廓曲線

中職學(xué)生學(xué)習(xí)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(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，電腦自動(dòng)編程越來越普及，手工編程工作量也越來越小，但是，在數(shù)控車床加工中，有些項(xiàng)目的加工卻是電腦無法取代的，必須應(yīng)用宏程序編寫。于是，宏程序的教學(xué)便走進(jìn)了職校課堂。

所謂宏程序就是用符號(hào)代替變量，即在普通程序中融入了變量元素，而整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)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(gè)等分段的兩個(gè)端點(diǎn)（俗稱節(jié)點(diǎn)），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(shù)控機(jī)床正是利用這個(gè)原理，先將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算出來，然后從起始點(diǎn)開始，運(yùn)用直線功能指令G01，依次連接形成橢圓。由于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)隨位置的變化而不同，所以節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)變量，變量在不同的數(shù)控系統(tǒng)中采用不同的符號(hào)來表示。FANUC系統(tǒng)用#×××表示，×為數(shù)字。

宏程序的格式根據(jù)系統(tǒng)的不同而有所區(qū)別，但即便在同一個(gè)系統(tǒng)中，由于編程員的習(xí)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(gè)實(shí)例，介紹四種加工方法，供大家參考：如圖所示。

■

一、應(yīng)用機(jī)床零點(diǎn)偏置功能加工

（一）編寫宏程序必須使用WHILE循環(huán)語句

循環(huán)（WHILE語句）

功能 在WHILE后指定一個(gè)條件表達(dá)式，條件滿足時(shí)，執(zhí)行DO到END之間的語句，否則執(zhí)行END后的語句。

格式 WHILE[條件表達(dá)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(diǎn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（在數(shù)學(xué)中，原點(diǎn)位于橢圓中心）。

WHILE[#5 GE -20] DO 1; ………進(jìn)入循環(huán)語句1，判斷自變量Z軸節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)是否大于等于節(jié)點(diǎn)終點(diǎn)的坐標(biāo)（同上，原點(diǎn)位于橢圓中心）。

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

G01 X[2*#4+A] Z[#5+B];………刀具直線切削至節(jié)點(diǎn)（A，B分別為橢圓中心在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)，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(huán)開始部分，繼續(xù)判斷第二個(gè)節(jié)點(diǎn)是否成立，以此類推，刀具從第一個(gè)節(jié)點(diǎn)直線切削至終點(diǎn)。

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(jī)床，進(jìn)行對(duì)刀操作，然后找到機(jī)床參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)，在機(jī)床的X方向原點(diǎn)偏置中，將預(yù)留偏置量值0改為15 mm（最大切削余量），啟動(dòng)機(jī)床完成第一次加工。當(dāng)?shù)毒咄嘶丶庸て鹗键c(diǎn)以后，再將偏置余量修改為12 mm，重新啟動(dòng)機(jī)床，完成第二次加工。以此類推每次將偏置量減去3 mm，重復(fù)累計(jì)操作5次，直至偏置量為0即加工完成。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是只需編寫精加工宏程序，程序簡(jiǎn)潔，節(jié)省了程序輸入的時(shí)間。粗加工由手動(dòng)操作改變機(jī)床的原點(diǎn)偏移來實(shí)現(xiàn)，比較直觀，學(xué)生易學(xué)易懂，容易掌握。缺點(diǎn)是對(duì)機(jī)床操作要求熟練，不能出錯(cuò)。

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(gè)循環(huán)語句的嵌套，需要很好地理解程序。通常情況下，為拓寬知識(shí)面，只對(duì)感興趣的學(xué)生或者是參加技能大賽集訓(xùn)的學(xué)生介紹，對(duì)其他學(xué)生不做要求。程序如下：

（一）循環(huán)語句嵌套格式

1.數(shù)1～3可以多次使用。

2.首先滿足大循環(huán)2的條件后，才運(yùn)行小循環(huán)1，小循環(huán)1執(zhí)行完成后返回大循環(huán)2：

■

3.嵌套層數(shù)最多3級(jí)。

（二）加工程序

T0303 M03 S800 F0.2;

G00 X60 Z2;

#3=15;………設(shè)置X軸方向的初始偏移量#3。

WHILE [#3 GE 0] DO 2;………進(jìn)入大循環(huán)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(jìn)入小循環(huán)1，直至條件不滿足時(shí)退出，執(zhí)行循環(huán)2。

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

G01 X[2*#4+A+#3] Z[#5+B];………注意節(jié)點(diǎn)的X軸坐標(biāo)增加一個(gè)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(diào)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(diào)用子程序的程序段應(yīng)包含如下內(nèi)容：

M98 P×××× L××;

在這里，地址P后面所跟的數(shù)字，指定為被調(diào)用的子程序的程序號(hào)，L后面的數(shù)字用于指定調(diào)用的重復(fù)次數(shù)。

2.子程序

一個(gè)子程序應(yīng)該具有如下格式：

O××××; ? 子程序號(hào)

■

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(shè)置X軸方向的初始偏移量#3

M98 P0002 L 5;……….調(diào)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(jié)點(diǎn)的X軸坐標(biāo)值需加上一個(gè)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(fù)合循環(huán)指令編程加工

使用G73輪廓復(fù)合循環(huán)語句編程，比較簡(jiǎn)單，但需要理解各代碼的含義，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，G73指令既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，也需要反復(fù)多次練習(xí)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(dāng)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(shù)控車等軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助編程，前提條件是機(jī)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(huì)用就行。本文介紹的幾種方法，在教學(xué)實(shí)踐中，針對(duì)不同系統(tǒng)的機(jī)床，可以靈活選擇其中的一種，全面鋪開只會(huì)適得其反。宏程序是一種高級(jí)語言，除了能加工各類輪廓曲線，在其他場(chǎng)合的應(yīng)用還有待今后進(jìn)一步

探究。

？誗編輯 溫雪蓮endprint