数控车宏程序编制初探

朱鹏

摘 要 用户宏程序是提高数控车床性能的一种特殊功能，它是使用变量来代替程序中的功能代码或地址值而编制的加工程序。这些变量可同因数一样进行逻辑运算，因而可以使复杂的程序大大简化。

关键词 宏程序 椭圆 非圆二次曲线 变量

中图分类号：TP3 文献标识码：A

宏程序与普通程序相比较，普通程序的程序字为常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和适用性。而在用户宏程序的本体中，可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理。通过使用宏程序能执行一些有规律变化的动作，如前文中提到的椭圆、抛物线、双曲线等非圆二次曲线。

用户宏程序分为A、B两类，一般情况下，FANUC 0TD系统采用A类程序，而FANUC 0i系统则采用B类宏程序。本文研究B类宏程序在精加工非圆二次曲线上的应用。以华中世纪星HNC-21/22TD系统的数控车床为例。

1变量

（1）变量 用“#”+变量号来表示，其格式为：#i（i=1、2、3、……）

例如：#1，#10，#26。

（2）变量的引用格式为“地址+#i”或“地址+（-#i）”。

例如：F[#9]表示当#9=100时，与F100指令功能相同；Z[-#6]表示当#6=18时，与Z-18指令功能相同。

（3）地址O和N不能引用变量，不能用O#1或N#20之类进行编程。

（4）如超过地址规定的最大指令值，则不能使用。如#12=150时，M#12超过了最大指令值，不可用。

（5）地址后接变量时，变量必须写在括号“[ ]”内，否则系统将不能识别。

2宏变量及常量

（1）宏变量分为当前局部变量（#0～#49）和全局变量（#50～#199）等。

（2）常用常量有：圆周率%i等。

（3）运算符与表达式有以下几种：

① 算术运算符：+，-，*，/

② 条件运算符：EQ（=），NE（≠），GT（﹥），GE（≥），LT（﹤），LE（≤）。

③ 逻辑运算符：与AND，或OR，异或NOT。

④ 函数：正弦SIN，余弦COS，正切TAN，反正切ATAN，绝对值ABS，平方根SQRT，指数函数EXP。

⑤ 表达式：用运算符把常数、宏变量连接起来构成表达式。

3公式曲线宏程序

3.1选定自变量

（1）公式曲线中的X和Z坐标任意一个都可以被定义为自变量，

（2）选择变化范围大的一个作为自变量，如图1，椭圆曲线从起点S到终点T，Z坐标变化量为16，X坐标变化量从图中可以看出比Z坐标要小得多，所以将Z坐标选定为自变量比较适当。通常将Z坐标选定为自变量。

（3）根据表达式方便情况来确定X或Z作为自变量，如图2，公式曲线表达式为Z=0.005X3，将X坐标定义为自变量比较适当。如果将Z坐标定义为自变量，则因变量X的表达式为X=，其中含有三次开方函数在宏程序中不方便表达。

（4）为了表达方便，在这里将和X坐标相关的变量设为#1、#11、#12等，将和Z坐标相关的变量设为#2、#21、#22等。变量可根据个人习惯进行定义。

3.2确定自变量的起止点的坐标值

该坐标值是相对于公式曲线自身坐标系的坐标值。其中起点坐标为自变量的初始值，终点坐标为自变量的终止值。

如图1所示，选定椭圆线段的Z坐标为自变量#2，起点S的Z坐标为Z1=8，终点T的Z坐标为Z2=-8。则自变量#2的初始值为8，终止值为-8。

如图2所示，选定三次曲线的X坐标为自变量#1，起点S的X坐标为X1=28.171-12=16.171，终点T的X标为X2==7.368。则#1的初始值为16.171，终止值为7.368。

3.3进行函数变换，确定因变量相对于自变量的宏表达式

3.4确定公式曲线自身坐标系原点对编程原点的偏移量（含正负号）

该偏移量是相对于工件坐标系而言的。

如图1所示，椭圆线段自身原点相对于编程原点的X轴偏移%=X=15，Z轴偏移量△Z= -30。

如图2所示，三次曲线段自身原点相对于编程原点的X轴偏移%=X=28.171，Z轴偏移量△Z= -39.144。

3.5判别在计算工件坐标系下的X坐标值（#11）时，宏变量#1的正负号

（1）根据编程使用的工件坐标系，确定编程轮廓为零件的下侧轮廓还是上侧轮廓：当编程使用的是X向下为正的工件坐标系，则编程轮廓为零件的下侧轮廓，当编程使用的是X向上为正的工件坐标系，则编程轮廓为零件的上侧轮廓。

（2）以编程轮廓中的公式曲线自身坐标系原点为原点，绘制对应工件坐标系的X'和Z'坐标轴，以其Z'坐标为分界线，将轮廓分为正负两种轮廓，编程轮廓在X'正方向的称为正轮廓，编程轮廓在X负方向的称为负轮廓；

（3）如果编程中使用的公式曲线是正轮廓，则在计算工件坐标系下的X坐标值（#11）时宏变量#1的前面应冠以正号，反之为负。

如图1所示，在X向下为正的前置刀架数控车床编程工件坐標系下，编程中使用的是零件的下侧轮廓，其中的公式曲线为负轮廓，所以在计算工件坐标系下的X坐标值#11时宏变量#1的前面应冠以负号。

3.6编写宏程序格式

参考文献

[1] 沈建峰，虞俊.数控车床（高级）[M].机械工业出版社，2006.

[2] 武汉华中数控股份有限公司.世纪星车床数控系统HNC-21/22T编程说明书[DB/IL].https：//www.taodocs.com/p-55084415.htm，，2009.

[3] 武汉华中数控股份有限公司.世纪星车削数控装置操作说明书[DB/OL].http：//ishare.iask.sina.com.cn/f/37156796.html，2009.

[4] 张伦玠，邓集华.数控车床编程与竞技[M].华中科技大学出版社，2010.