试论FANUC数控系统宏指令在零件倒角处理中的应用

陈胜强

摘 要：本文主要探讨了零件倒角处理，以及FANUC数控系统宏指令应用的相关问题。本文首先对FANUC数控系统进行简单的阐述，形成基本的认识;然后对FANUC数控系统宏指令的突出特点及其在倒角处理编程中应用的优势进行详细的分析，明确其在零件倒角处理中应用的必要性;最后对FANUC数控系统宏指令具体的使用方法及基于FANUC数控系统宏指令的零件倒角编程的具体原理与思路进行了详细分析，从而为开发出基于FANUC数控系统宏指令的零件倒角程序提供参考。

关键词：FANUC数控系统;宏指令;零件;倒角处理

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）28-0053-03

Application of Macro Instruction of FANUC NC System

in Chamfering Processing of Parts

CHEN Shengqiang

（Zhengzhou Institute of Technicians，Zhengzhou Henan 450006）

Abstract： This paper mainly discussed the chamfering of parts and the application of macro instructions in FANUC NC system. Firstly， this paper briefly expounded the FANUC NC system to form a basic understanding; secondly， it made a detailed analysis of the prominent characteristics of FANUC NC macroinstruction and its advantages in chamfering processing programming， and clarified the necessity of its application in chamfering processing of parts. In the end， the specific application method of macro instruction in FANUC CNC system and the specific principle and idea of part chamfering programming based on macro instruction in FANUC CNC system were analyzed in detail， so as to provide reference for developing part chamfering program based on macro instruction in FANUC CNC system.

Keywords： FANUC CNC system;macro instructions;parts;chamfering

数控车床是零件生产中不可或缺的重要设备，在机械加工制造中得到了广泛应用。在部分零件制作过程中，对加工边缘进行倒角处理是一道重要工序[1]。但是，通过传统的方法进行零件倒角处理是一项较为复杂的工作，不但耗时、费力，而且无法有效保障倒角加工的质量。而基于FANUC数控系统的宏程序指令可以有效弥补传统零件倒角处理存在的弊端。

1 FANUC数控系统概述

FANUC數控系统也被人们称为发那科系统，是由日本发那科公司开发的一套先进的数控系统。FANUC数控系统可以被广泛用于设计、科研及制造中。FANUC数控系统在零件加工制造中发挥着重要作用，通过复合加工循环，可以使用简单的指令来生成一系列切削路径，在对加工零件最终轮廓进行定义时可以自动生成多次粗车刀具路径，从而大大简化车床编程。同时，通过在零件图上指定直线的倒角值、倾角以及转角半径值等尺寸，可以实现特定的加工目的，制作出所需的零件，使部件加工程序的编程得到有效简化[2]。其中，FANUC数控系统提供了用户宏功能，这一特殊的功能使数控车床性能得到明显提升，对零件倒角加工处理具有较大优势。

2 FANUC数控系统宏指令及其使用

FANUC数控系统的宏指令是将完成某一项加工作业的一系列指令存入存储器中，然后再通过一个总指令来代表这一系列指令，在使用过程中通过总指令就可以调用子程序执行相应功能。

2.1 FANUC数控系统宏指令的特点

宏指令是FANUC数控系统的一大特色。宏指令的存在使FANUC数控系统的加工功能可以得到有效拓展。通过对概念进行分析可知，FANUC数控系统宏指令具有自身独特的特点：一是宏指令是一系列指令的集合。用户宏功能是以一系列加工指令为主体，并且通过总指令来代表这些加工指令。同时，可以利用呼叫子程序的方式，通过总指令随时进行调用。二是宏指令不但可以由机床生产厂提供，也可以由机床用户自己编制。用户在编程过程中，不但可以根据数控系统的具体规定，按照相应格式编写数控程序，也可以在程序中使用初等数学运算及简单的逻辑运算，提高编程的灵活性和可操作性。三是FANUC数控系统的宏指令主要通过变量进行运算，可以把一个变量赋予一个地址，借助变量来提升程序的灵活性与通用性。

2.2 FANUC数控系统宏指令的优势

在零件加工过程中，倒角是一种极为常见的结构型面，是许多零件加工中需要使用的一种加工处理方法。通过倒角处理，可以将零件的毛刺去除，从而使零件满足安装和配合要求。通常情况下，倒斜角及倒圆角是两种最主要的倒角处理方法，如果零件的工艺设计具有特殊要求，也会出现需要进行二次曲线倒角，或者是椭圆倒角的特殊情况。无论是何种倒角处理，FANUC数控系统宏指令在具体运用中无疑具有较大优势。

一方面，利用FANUC数控系统宏指令编写零件倒角加工程序可以弥补自动编程的缺陷。在数控编程中，自动编程是一种常用的方法，可以通过自动编程软件实现零件的实体造型，利用轮廓加工方法、刀具、机床后置处理等自动生成加工路径，从而实现模拟加工过程的目的，适用于难度较大的零件程序编程，如曲面类零件的加工程序编写，主要通过CAD/CAM软件来实现程序编写。但是，自动编程在零件倒角加工中存在明显缺陷，其生成的程序通常比较冗长，不但占用了系统过多的内存，而且还会使加工耗时变长，加之空刀行程较多，使加工效率进一步受到影响。此外，自动编程的程序通常比较复杂，在数控机床上也不易实现。而FANUC数控系统宏指令属于手工编程，其编写出来的加工程序具有容量小的特点，只要结合立铣刀、球头铣刀等专用成形刀具，就可以很方便地实现零件的倒角加工。

另一方面，FANUC数控系统宏指令编写零件倒角处理程序属于手工编程，其通常需要专用的成形刀具，因而应用范围相较于自动编程要小得多。但是，仅就零件倒角处理而言，FANUC数控系统宏指令编程是完全可以满足加工处理需要的。此外，通过宏程序的变量赋值，还可以实现不同类型的倒角处理。综合来看，FANUC数控系统宏指令编程在零件倒角处理中的应用更易于实现，同时其加工处理效率也能得到巨大提升，并节省大量时间成本，加工效果也更加优越。因此，在零件倒角处理中，FANUC数控系统宏指令编程的运用无疑具有更明显的优势。

综上所述，在零件加工处理过程中，倒角处理虽然是一道较小的加工工序，但其需要消耗的加工时间、加工量都很大。利用CAD/CAM软件来编写零件倒角处理主程序，其使用效率与效果均无法得到有效保障，急需采用更加简单、方便的方法来实现[3]。而基于FANUC数控系统宏指令的零件倒角处理程序不但短小精悍，大大缩短了零件倒角处理时间，而且可以实现任意轮廓倒角加工处理，因而在实际运用中具有自动编程无法比拟的优势。

3 FANUC数控系统宏指令在零件倒角处理中的具体应用

通过上述分析可知，FANUC数控系统宏指令倒角处理编程无疑更加适用于零件倒角处理。因此，必须对FANUC数控系统宏指令编程的具体使用方法有一个全面把握，并结合零件倒角处理的具体情况，将其应用到零件倒角处理程序的编写中，从而提高零件倒角处理效率与效果。

3.1 FANUC数控系统宏指令的使用方法

利用FANUC数控系统宏指令进行零件倒角处理，需要对变量、宏程序的控制指令等有一个全面的把握，只有扎实掌握这些知识，才能编写出有效的零件倒角处理程序。

首先，变量的使用。在FANUC数控系统宏指令编程中，变量是实现各项功能的关键所在，掌握变量使用方法至关重要。在编程过程中，要正确书写FANUC数控系统宏指令的变量格式，具体书写格式为以“#”开头，其后放置的是变量序号，如“#501”。正确书写变量格式是为了让系统程序能识别出变量。变量的引用是变量使用的另一个关键点。变量与常量是编程中最为常用的，常量是一个固定的值，而变量值可以根据需要进行替换，通过将跟随在地址后的数值用变量来代替，即引入变量。例如，对于F#103，如果#103=50，则为F50。众所周知，基于FANUC数控系统的宏指令编程具有一定的运算功能，而变量的运算则是其中的关键。在FANUC数控系统宏程序中，变量的运算优先级最高的是函数运算，其次是乘法运算、除法运算、逻辑“与”运算，最后是逻辑“或”运算、加法运算、逻辑“异或”运算以及减法运算。只有掌握变量的运算，才能开发出合适的零件倒角处理加工走刀方式。

其次，控制指令的使用。在FANUC数控系统宏指令编程中灵活运用各种控制指令才能实现具体的加工功能。在零件倒角处理程序中，常用的控制指令主要有无条件转移指令、有条件转移指令及循环指令[4]。无条件转移指令表示的格式为“GOTO n”，n表示顺序号;有条件转移指令表示的格式为“IF{逻辑条件}GOTO n”，其表示在逻辑条件为真的情况下执行GOTO n的操作，如果逻辑条件为假，程序继续顺序向下执行，n表示顺序号;循环指令表示格式为“WHILE{逻辑条件}DOm; …… END m”（m的取值为1、2、3），循环指令表示的是如果逻辑条件为真，则执行DO m和END m之间的程序，如果逻辑条件为假，则执行的是END m后面的程序。

3.2 基于FANUC数控系统宏指令的零件倒角编程原理

要想实现基于FANUC数控系统宏指令倒角处理编程，除了需要掌握用FANUC数控系统宏指令的基本使用方法外，还必须对零件倒角编程的具体原理有一个正确认识。基于FANUC数控系统的宏指令倒角处理编程需要通过变量计算、赋值、循环语句等，向FANUC数控系统多次输入刀具半径补偿偏置值，通过对零件的轮廓进行多次等距偏置，控制刀具的轴向移动量及半径补偿值，从而让刀具进行2.5轴刀具运动，对零件的轮廓开展变深度和变半径加工，达到使零件的轮廓边沿出现倒角形状的效果。

3.3 基于FANUC數控系统宏指令的零件倒角编程思路

将FANUC数控系统宏指令应用于零件倒角处理过程中，还必须结合倒角处理的原理，确定一个正确的编程思路。通过对异形孔及圆孔的倒角处理进行分析，对图形的主视图进行深入细致的观察，并且在相应图中选择合适的点作为O点，从而构建起合适的工件坐标系。在工件加工坐标系中，确定X、Y、Z坐标方向。然后分析视图上表面Z轴的坐标数值，并选择其中一个展开分析，结合工件的坐标系，确定主视图坐标方向各个尺寸的数学关系，并推算Z轴方向倒角面的高度。根据对倒角面的分析，就可以构建起编程的基本思路。在基于FANUC数控系统的宏指令倒角处理编程中，加工刀具在倒角面处沿Z轴向负方向进行切削加工，并且还会沿着加工工件的X平面以及Y平面逐层走刀，最终加工出所需的倒角曲面。

通过对加工零件切削过程进行深入分析可知，在进行零件倒角处理过程中，刀具在沿着Z轴进行切削移动时，还会沿着X平面及Y平面进行逐层走刀。并且，刀具在工件坐标系Z轴不同的位置上进行移动，其在X平面以及Y平面走刀形成的轮廓也会出现变化，从而达到将零件加工成不同大小的整圆，或者是异形圆的目的。所以说，工件的三个坐标数值在零件倒角处理中存在着紧密的数学关系，在工件坐标系的Z坐标数值产生变化时，加工出来的圆的直径也会出现相应变化，形成一种对应的数学关系。在工件主视图剖面被放大之后，工件倒角截面的Z坐标数值与X坐标数值存在Z=X的数学关系。由于在零件倒角加工处理中，倒角截面的Z坐标与X坐标存在数学关系，因而，在利用FANUC数控系统宏指令进行倒角处理编程时可以分别将X、Z设置为两个变量，同时根据倒角加工的具体要求控制Z值的变化范围，就可以实现刀具走刀平面高度的变化，实现对零件进行逐层铣削，并且得到不同的走刀轮廓轨迹，加工成直径不同的倒角。

4 结语

倒角处理在工厂机加工过程中是一道重要的、不可或缺的加工工序，对零件装配意义重大。零件倒角处理虽然是一道较小的加工工序，但较为复杂，需要消耗的工时也比较长。而通过利用FANUC数控系统的宏指令功能，结合零件加工倒角处理的原理，可以开发出有别于传统的倒角处理方法，同时弥补基于CAD/CAM软件的倒角处理程序存在的诸多弊端，最终确保方便、快捷地对零件的倒角进行处理，使零件加工中的倒角处理效率与效果得到最大程度的提高与改善，更好地满足零件加工制造的需求。

参考文献：

[1]刘小禄.基于FANUC-0i、SIEMENS802D系统可编程参数输入指令在宏程序中的应用[J].科技创新导报，2010（10）：37-38.

[2]陈子银.用FANUC数控系统实现轮廓倒角编程实例分析[J].金属加工（冷加工），2008（6）：70-73.

[3]郎永兵，马玉良.可编程参数输入G10在零件倒角编程中的应用研究[J].金属加工（冷加工），2012（17）：62-64.

[4]严瑞强.基于FANUC 0i系统可编程参数输入G10指令在轮廓倒角中的扩展应用[J].现代制造技术与装备，2017（11）：100.