吳華才

摘要：FANUC 0i系統(tǒng)的宏程序在程序本體中可以使用變量進行編輯，還可以用變量進行賦值、運算等處理。對于橢圓等非圓曲線，使用宏程序編程相對于自動軟件編程，刀路更清晰，程序更優(yōu)化。宏程序有其特定的結構特點，需要總結歸納才能使編程過程更簡便。

關鍵詞：FANUC 0i系統(tǒng);宏程序;橢圓

中圖分類號：TH162? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0071-02

0? 引言

自動編程軟件在機加工行業(yè)，尤其是數(shù)控銑削加工中心機床編程中運用越來越廣泛。許多學校開設相應軟件編程課程，如CAXA、UG、MasterCAM等。在學習時，學生使用軟件畫出圖形，再使用基本命令出程序，甚至為了技能等級考試而重復練習幾個命令。因為過度依賴軟件，造成學生缺乏相應的工藝知識，編程基礎能力反而弱化了。學習宏程序編程方法，可以讓學生理清編程思路，夯實編程基礎。

1? 宏程序概述

1.1 宏程序分類與FANUC 0i系統(tǒng)

現(xiàn)在國內(nèi)數(shù)控機床常配置的系統(tǒng)有SIEMENS與FANUC系統(tǒng)，其中FANUC系統(tǒng)在南方使用較多。

FANUC 0i系統(tǒng)用戶宏程序分為兩種，即宏程序功能A與宏程序功能B。其中功能A采用G65H固定格式進行數(shù)學運算和邏輯關系的表達，閱讀程序不是很直觀，實際學習時較少使用。功能B能較直觀表達各程序段，且需要記憶指令較少，故常采用此方法進行宏程序編輯。

1.2 橢圓宏程序編寫具有代表性

對于構造規(guī)則或不規(guī)則的曲面，需要有數(shù)學運算的過程，存在變量表達關系。對于非圓曲線，從本質(zhì)來看，是允許加工路徑用直線去逼近曲面的，橢圓具有代表性。學會橢圓宏程序編寫方法，對于同類的二次曲線、其他平面曲線的程序編寫具有指導意義。

2? 橢圓的宏程序編寫

2.1 橢圓標準方程

在平面直角坐標系中，用方程描述橢圓，橢圓的標準方程中的“標準”指的是中心在原點，對稱軸為坐標軸。

通過橢圓定義，可以采用坐標X或Y來表達橢圓編程的自變量#m，另一個坐標為變量#n。

①焦點在X軸時，標準方程為：

焦點在X軸時，使用X向坐標為自變量，則Y向坐標表達式為。根據(jù)FANUC 0i系統(tǒng)宏程序格式要求進行轉化，即X表示為#m（m取值1～33），Y表示為#n（n取值1～33，但不能和m相同）。表達式SQRT，乘法表達式*，除法表達式/ 。

則有：

例如，當某個橢圓長半軸a=20，短半軸b=10，X=#1，Y=#2，則橢圓宏程序方程表達式為：

②焦點在Y軸時，標準方程為：

同理推導，焦點在Y軸時，使用Y向坐標為自變量，即有：

2.2 橢圓參數(shù)方程

橢圓參數(shù)方程是以焦點（c，0）為圓心，R為變半徑的曲線方程。橢圓可以使用參數(shù)方程進行表達：

焦點在X軸時：

焦點在Y軸時：

？茲為橢圓上的點與焦點的連線與X軸夾角。使用參數(shù)方程表示宏程序時，使用？茲為自變量，？茲表示為#m（m取值1～33）。則有：

焦點在X軸時：

焦點在Y軸時：

3? 橢圓槽編程實例

零件輪廓分為凸臺與凹槽兩大類，其中凹槽的程序編寫要考慮的工藝與編程要求更多、更復雜。為了歸納總結宏程序編程方法，采用凹槽編程為例。如圖1所示橢圓槽，橢圓的長半軸30mm，短半軸15mm，深度10mm。材料45鋼，毛坯尺寸60mm×60mm×21mm。

3.1 橢圓方程的選擇與變量的取值

考慮到橢圓槽是完整橢圓形狀，采用角度為變量的參數(shù)方程進行編程較為方便。即以橢圓曲線上任意一點與橢圓中心之間的夾角？茲為自變量#m，橢圓長半軸軸線與水平的夾角（+X向），逆時針為+，順時針為-，本例賦值#7。

賦值#3=20，G68X0Y0R#3 以原點為中心，坐標系逆時針旋轉200，此時長半軸與X軸重合（本例使用）。也可賦值#3=-70，G68X0Y0R#3 以原點為中心，坐標系順時針旋轉700，此時短半軸與X軸重合。

為了避免下刀點選擇造成切削出現(xiàn)過切情況，采用原點（0，0）為下刀點，Y軸最大值為輪廓切入點（0，15）。采用順銑銑削方式，那么自變量初始值#7=-270，終點值#8=-630（橢圓銑削一周為3600），每次變化量#9=-1。

3.2 切削深度的變量取值

橢圓槽深度為10mm，加工精度0～0.015mm，材料45鋼，因為加工深度精度要求高，需分層進行銑削。采用以深度為自變量#4，#4=5為橢圓槽初次銑削深度，#5=10為橢圓槽總深度，Z軸每次遞增量#6。

3.3 橢圓曲率對刀具選擇的影響

橢圓屬于非圓曲線。在加工時，要考慮橢圓曲率對于刀具選擇的制約，如果刀具半徑大于橢圓曲率最小值將出現(xiàn)過切情況。

在長半軸與短半軸頂點處，即（±a，0）（0，±b）處，橢圓的曲率半徑為極限值，計算公式：

考慮最小曲率為7.5，可以使用？覫12立銑刀（需有底孔），或者采用？覫12鍵槽銑刀。

3.4 橢圓槽宏程序編程要點

橢圓輪廓宏程序編程的實質(zhì)是使用G01逼近橢圓軌跡，角度每次遞增或遞減量越小，則輪廓越接近理論值，角度變量以10為宜。

4? 自動編程軟件編輯橢圓槽程序

采用2020版CAXA制造工程師，平面輪廓精加工方式對橢圓槽進行編程。程序節(jié)選如下所示：

自動編程軟件出的程序有342行，遠遠超過宏程序編程的33行程序。且自動編程軟件出的程序只有坐標值，無法查看邏輯運算過程，不直觀不利于程序的閱讀與檢查。

5? 總結

通過橢圓槽的加工程序編寫分析，可以看到，使用宏程序編程較自動編程軟件更為簡練，加工軌跡可控性較高，對于數(shù)控系統(tǒng)的硬件要求較低，不占用較多存儲內(nèi)存。學習宏程序編程方法，相對自動編程軟件更能快速掌握與使用，有效降低編程學習難度。能夠方便操作者進行手工編程，鍛煉編程能力，是編程思維建立的重要部分。

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