函数曲线数控车削宏程序编制方法及应用

蒋富良

摘 ；要：本文根据数控车削高级工、技师培训及考证要求，详细介绍宏程序的格式、编制方法，归纳数控车削函数曲线时粗加工分层切削循环，函数曲线等间距插补循环的程序框架模板，同时结合模板给出了实例图样的应用。

关键词：函数曲线 ；宏程序 ；程序模板 ；子程序

在数控车工、高级工、技师以及数控技能比赛中，经常看到操作题图样中有函数曲线的加工结构要素。如果不用软件自动编程完成这些结构要素，就只能采用宏程序来实现。

编制宏程序，首先要建立数学模型，也就是确定自变量、因变量，把函数曲线转化成标准方程、参数方程；其次要掌握宏程序结构、宏程序语句格式；另外要搞清函数曲线标准坐标系与工件坐标系之间的坐标值变换关系。

一、FANUC数控系统宏程序格式、指令

1.变量

宏程序允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制的程序具有通用性、灵活性。

（1）变量形式（FANUC数控系统）。变量用符号#后面加上变量号码所构成。

（2）变量引用。在程序中引用变量时，是在地址符后指定变量。

（3）变量赋值。赋值是指将一个数据赋予一个变量。

赋值规律：

①赋值号“=”两边不能随意互换，左边只能是变量，右边可以是表达式、数据或变量；

②一个赋值语句只能给一个变量赋值；

③可以多次给一个变量赋值，新变量值将取代原变量值，即最后赋的值有效；

④赋值语句具有运算功能，它的一般形式是：变量=表达式；

⑤赋值表达式的运算顺序与数学运算顺序相同。

算术运算符：

正弦SIN[] （角度以度数指定） 平方根 SQRT[]

余弦 COS[]绝对值 ABS[]

正切 TAN[]

（4）变量种类。

①局部变量：#1—#33。只能用在用户宏程序中存储数据，断电时被初始化为空。

②公共变量：#100—#199，#500—#999。在主程序和用户宏程序中意义相同，断电时#100—#199初始化为空，#500—#999数据保存。

③系统变量：#1000—。用于读和写CNC内部运行时的各种数据。

2.条件表达式

必须包括运算符，运算符在两个变量中间或变量和常数中间，并且用方括号封闭。

运算符由两个字母组成，用于两个值比较。

运算符 EQ NE GT GE LT LE

含义 等于 不等于 大于 大于等于 小于 小于等于

3.转移语句

用于控制程序执行的流向。

（1）无条件转移。 GOTON。转移到标有顺序号n 的程序段。

（2）条件转移。IF [条件表达式] GOTON。如果指定的条件表达式满足时，转移到标有顺序号n 的程序段。如果指定的条件表达式不满足，执行下个一程序段。

（3）IF[条件表达式] THEN。如果条件表达式满足，执行预先决定的宏程序语句。只执行一个宏程序语句。

4.循环语句

WHILE [条件表达式] DO m（m=1、2、3）

（程序）

END m

（程序）

在WHILE 后指定一个条件表达式，当指定条件满足时，循环执行从DO 到END之间的程序。否则，转到END后的程序段。

二、宏程序编制方法及步骤

第一，确定自变量。第二，确定自变量起始坐标值、终止坐标值。在函数曲线标准坐标系中确定。第三，进行函数变换，确定因变量相对于自变量的宏表达式。在函数曲线标准坐标系中变换。第四，确定自变量、因变量在工件坐标系中的宏表达式。确定函数曲线标准坐标系相对于工件坐标系的偏移值，自变量、因变量叠加该偏移值就变换到工件坐标系中的宏表达式。第五，确定粗加工分层切削循环结束判断条件、函数曲线插补循环结束判断条件。在函数曲线标准坐标系中确定，粗加工分层切削循环结束可用精加工余量（直径值）作为判断条件，函数曲线插补循环结束判断条件就是自变量终止坐标值。

三、宏程序模板

注意：FANUC0i经济型数控系统，即型号中带有Mate型的，G71内、外圆粗加工复合循环指令循环体内不可嵌入宏指令编程，加工轮廓也不能有倒锥和下凹形状的工件；G73闭合粗加工复合循环指令循环体内可嵌入宏指令编程，可以加工有倒锥和下凹形状的工件。

四、实例应用

根据宏程序编制方法、步骤及宏程序模板，编制实例零件图轮廓部分加工程序。

第一步：确定自变量。确定Z坐标作为自变量，取#1

变量。

第二步：确定自变量起始坐标值、终止坐标值。在函数曲线标准坐标系中，确定自变量起始坐标值为+12，是椭圆轮廓的开始点坐标，等间距循环插补椭圆时，赋初值用；终止坐标值为-26.458，该值根据椭圆方程Z2/402+X2/242=1，代入X值，算出Z坐标，是等间距循环插补椭圆结束的条件。

零件图

第三步：进行函数变换，确定因变量相对于自变量的宏表达式。X坐标是因变量，取#2变量，根据椭圆方程Z2/402+X2/242=1，在函数曲线标准坐标系中变换得到因变量#2相对于自变量#1的宏表达式，#2=24/40*SQRT[40*40-#1*#1]。

第四步：确定自变量、因变量在工件坐标系中的宏表达式。确定函数曲线标准坐标系相对于工件坐标系的偏移值，X向偏移是42，Z向偏移是-44，自变量、因变量叠加该偏移值就变换到工件坐标系中的宏表达式。

第五步：确定粗加工分层切削循环结束判断条件、函数曲线插补循环结束判断条件。初加工分层切削循环采用G73，结束判断条件根据G73指令参数设定；椭圆等间距循环插补采用循环指令，结束判断条件是自变量终止坐标值-26.458。