淺談數(shù)控車床宏程序的編寫技巧

李明山，徐 懇

徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221004

1 概念

在數(shù)控機(jī)床編程指令系統(tǒng)中，有一類功能非常強(qiáng)大，同時(shí)理解、掌握起來(lái)也比較困難的高級(jí)編程指令——用戶宏程序指令。區(qū)別普通的NC程序語(yǔ)言，用戶宏程序的編程思想基礎(chǔ)是“批處理”的概念，他的最大特點(diǎn)是：使用變量，可以對(duì)變量進(jìn)行運(yùn)算,使程序應(yīng)用更加靈活方便。雖然子程序?qū)幹葡嗤庸げ僮鞯某绦蛴杏?，但用戶宏程序由于允許使用變量運(yùn)算和邏輯運(yùn)算以及條件轉(zhuǎn)移，使編制相同加工操作的程序更加方便、更容易，可將相同加工操作編為通用程序（如固定加工循環(huán)用戶宏程序），使用時(shí)用一條簡(jiǎn)單指令調(diào)出就可以了。

正是因?yàn)橛脩艉瓿绦蚓哂猩鲜鎏攸c(diǎn)，使它在理解、使用和教學(xué)中成為一個(gè)難點(diǎn)。同樣，如果能牢牢把握住這些特點(diǎn)，使用起來(lái)便會(huì)得心應(yīng)手，使編程變得更加簡(jiǎn)潔，既可節(jié)省編程及輸入程序的時(shí)間，又能提高生產(chǎn)效率，也可減少程序所占有的內(nèi)存空間。在教學(xué)中，通過(guò)用戶宏程序編程和普通程序的對(duì)比講解，可使用戶宏程序教學(xué)內(nèi)容變得簡(jiǎn)單明了，通俗易懂。

2 用戶宏程序特點(diǎn)

下面以FANUC Series oi Mate-TB數(shù)控車床為例對(duì)用戶宏程序的特點(diǎn)分別予以闡述。

2.1 變量與運(yùn)算

普通加工程序直接用數(shù)值指定G代碼的移動(dòng)距離：例如，G01 X100.0。使用用戶宏程序時(shí)，數(shù)值可以直接指定或用變量指定。當(dāng)用變量時(shí)，變量值可用程序或用MDI面板上的操作改變，并可實(shí)現(xiàn)運(yùn)算如：#1=#1+0.5。

2.2 批處理

普通程序所解決的是某一個(gè)特定的具體的零件；而用戶宏程序所要解決的是同一類型的所有的零件，也就是所謂的要“成批”解決。

2.3 跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句

這也是掌握宏程序的難點(diǎn)所在。同樣，正是因?yàn)槌绦蚓哂辛诉@種特殊功能，使得宏程序在解決許多普通程序語(yǔ)句不能解決的問(wèn)題上具有明顯優(yōu)勢(shì)。

程序格式：IF [條件表達(dá)式]GOTO n

說(shuō)明：

1）如果條件表達(dá)式的條件得以滿足，則轉(zhuǎn)而執(zhí)行程序中程序序號(hào)為n 的相應(yīng)操作，程序段號(hào)n可由變量或表達(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(wú)條件轉(zhuǎn)移，則條件部分可以被省略。

例如：下面程序可實(shí)現(xiàn)車削外圓面

O9001

?

3 用戶宏程序編程技巧分析

數(shù)控車床宏程序的編寫就是用直線或圓弧連接若干點(diǎn)來(lái)逼近曲線，關(guān)鍵在于：1）合理選擇變量；2）正確表述點(diǎn)坐標(biāo)；3）遵循正確的編程格式。

3.1 技巧分析

數(shù)控車床上非圓曲線宏程序的編寫難點(diǎn)在于坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)學(xué)表達(dá)式的求解。本人結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出“六步法”編寫非圓曲線程序段，表述如下：

第一步：選定自變量，擬訂初始值；本步只牽扯數(shù)學(xué)表達(dá)式，自變量結(jié)合數(shù)控車床特點(diǎn)，一般選取與Z 軸平行軸。

第二步：根據(jù)數(shù)學(xué)方程，得出因變量表達(dá)式。

第三步：根據(jù)位置關(guān)系，得出X與Z 坐標(biāo)表達(dá)式；本步主要根據(jù)方程原點(diǎn)平移或旋轉(zhuǎn)得出。

第四步：實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)；數(shù)控加工中刀具的移動(dòng)，主要由指令完成。本步可采用直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)。

第五步：根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)自變量變化。

第六步：條件判斷，實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)；最終實(shí)現(xiàn)曲線的加工編程。

3.2 例題分析

以橢圓曲線為例，橢圓曲線除了采用公式“X2/a2+ Y2/b2=1”(其中a和b為半軸長(zhǎng)度)來(lái)表示外，還可采用極坐標(biāo)來(lái)表示。應(yīng)注意橢圓上的極角與幾何角度的區(qū)別，在推導(dǎo)任意點(diǎn)B（XB，YB）點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，用的變量是極角θ，推導(dǎo)如下：

如果采用直角坐標(biāo)系，以XB為變量，則推導(dǎo)公式如下：

3.2.1 極坐標(biāo)系下的曲線程序編寫

以此為例，演示用宏程序表述曲線如下：#1=0; 選定自變量N10 #2=20*COS[#1]; X坐標(biāo)#3=20*SIN[#1]-20; Z坐標(biāo)G01 X[#2]Z[#3]F0.15; 插補(bǔ)

#1=#1+1 ； 自變量變化

IF[#1LE90]GOTO10; 條件判斷，實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)

3.2.2 直角坐標(biāo)系下的曲線程序編寫

如果圖形變換為圖2時(shí)，程序?yàn)椋?/p>

#1=15; 選定自變量N10 #2=#1-15; Z坐標(biāo)

#3=20*SQRT[1-#2*#2/400]; X坐標(biāo)

G01 X[#2]Z[#3]F0.15; 插補(bǔ)

#1=#1-0.1 ； 自變量變化

IF[#1GE0]GOTO10; 條件判斷，實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)

4 其它非圓曲線、橢圓的加工

對(duì)于其它類型的非圓曲線如雙曲線、拋物線等加工，可以按照上面橢圓加工的例子進(jìn)行加工，所不同的僅僅是把數(shù)值和曲線的方程改變即可。在上例中，如果把具體的數(shù)值用變量代替，如橢圓的長(zhǎng)、短軸等，將宏程序字段寫成一個(gè)類似子程序的程序，就可以解決所有橢圓加工的問(wèn)題。

需要注意的是，利用宏程序編程時(shí)，變量的選取非常重要，宏程序加工起點(diǎn)的位置與變量的方向和數(shù)值緊密相關(guān)。

5 結(jié)論

總之，宏程序指令適合橢圓、雙曲線、拋物線等沒(méi)有插補(bǔ)指令的非圓曲線的編程；適合圖形一樣，尺寸不同的系列零件的編程；適合工藝路徑一樣，只是位置數(shù)據(jù)不同的系列零件的編程。運(yùn)用宏程序指令，可大大簡(jiǎn)化程序，提高手工編程的效率；拓展數(shù)控機(jī)床手工編程應(yīng)用范圍，提高機(jī)床的使用性能。在生產(chǎn)中還可配合G73指令使用，可提高我們的生產(chǎn)效率，加工出普通機(jī)床、普通指令難以加工出來(lái)的零件。

[1]FANUC Seies oi Mate-TB操作說(shuō)明書(shū).

[2]沈建峰.數(shù)控車床技能鑒定考點(diǎn)分析和試題集萃.化學(xué)工業(yè)出版社，2007，7.