浅谈华中数控系统宏程序在实际加工中的应用

喻 涛 周 翔 李 琦 曾凡毅

(江西省化学工业高级技工学校，江西 南昌 330029)

当前，数控加工技术发展迅猛，CAD/CAM软件应用广泛和强大。那么我们将思考的是，“手工编程是否会被自动编程所取代”，尤其是较复杂的宏程序，究竟是否还有市场?现在的数控技术，CAD/CAM应用非常的全面，但是手工编程仍有无法代替的功能。我国目前的数控发展状况及宏编程的优势，尤其是华中数控系统的应用广泛，客观上决定了宏程序在国内许多企业应用得仍然广泛。

针对目前国内使用较广的数控车床和数控铣床加工中心，企业以及教学应用较多的国产华中系统的宏程序的编程。将探讨研究说明华中系统的宏程序编程和实际应用。

一、宏程序的编程特点

宏程序编程虽然比普通编程要更难掌握，但在企业中有较为特殊的应用，而近些年的数控加工技能大赛宏程序也应用较多，一些特殊曲线的零件自动编程无法加工或是很难加工，只能应用宏程序编程来处理，结合于此，宏程序编程主要有以下几方面的特点：

1、加工效率高

数控加工中经常会遇到批量少、种类多、规则几何形状的工件，在编程时需要加以分析与总结，找出它们之间的加工共同特点，把这些加工共同点设为变量应用到程序中，编制出宏程序，通过改变其中共性的变量就可以解决这些问题。从而在加工有共同点的零件时，只需改变宏程序变量中的赋值，就可以采用宏程序进行零件加工，极大的节省了编程时间，而且在加工的准确性也大大提高。即便是应用CAD/CAM软件，对于这些零件也需要重新绘制图形、设置刀具参数、切削验证、后处理以及向机床传输程序后才可以进行加工。其次，宏编程程序段相对少，执行起来效率高。加工一个零件就算仅仅节省1s的时间，成百上千的个类似零件合计起来节省的时间也就非常可观了。

2、节约成本

在企业生产中，经常会出现许多结构相似，但品类多、批次少的零件。这些零件在少数特征上变化不定，如果按常规加工方法，通常需要使用成型刀加工。由于零件品类多，成型刀具需求量非常大，成型刀具费用是普通刀具的3倍左右。为了节约经济成本，采用宏程序编程，就可解决高成本的问题。与此同时，许多在企业生产中必须依靠球头铣刀加工的零件，采用宏程序编程，只需平底刀就可以直接加工了。

3、加工范围广泛

宏编程在生产加工中还可应用到数控加工的应用，如对刀具长度补偿(HD、半径补偿(D)、进给量(F)、主轴转速(s)、G代码、M代码等进行设置。

4、加工成型质量好

对比宏程序与自动编程，对于自动编程来说，通常编制的加工程序的内存存储量比较大，常用的数控系统传输标准配置一般为128KB或256KB，传输量大时就需要在线加工了。在线加工时，程序的传输速率跟不上机床的节奏。常见的数控系统如FANUC0i，所支持的RS232接口最大传输波特率为19200bit/s。当精度要求高、进给速度较大时，在实际加工中机床的进给加工会有明显的滞缓影响加工质量。在应用宏编程时，加工程序比较简练。一个合理的变量编程，一般加工零件程序都不会超过60行，换算成字节数，至多不过2.2K更用不上在线加工，不用出现滞缓现象。

二、华中宏程序常用编程语句

宏程序指令适合抛物线、椭圆、双曲线等没有插补指令的曲线编程；适合图形一样，只是尺寸不同的系列零件的编程；适合工艺路径一样，只是位置参数不同的系列零件的编程。较大地简化编程；扩展应用范围。

2.1 华中宏表达式

用运算符连接起来的常数或宏变量构成表达式.

2.2 赋值语句

格式：宏变量=常数或表达式

#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]；

#3=124.0；

2.3 条件判别语句IF，ELSE，ENDIF

格式(i)：IF条件表达式

/

…

ELSE

王爱国：2014年农村水利工作将深入贯彻党的十八届三中全会以及中央经济工作会议和农村工作会议精神，明确目标，突出重点，开拓奋进，克难攻坚，推动农村水利改革发展再上新台阶。

…

ENDIF

格式(ii)：IF条件表达式

…

ENDIF

2.4 循环语句WHILE，ENDW

格式：WHILE条件表达式

…

三、宏程序加工实例

3.1 数控车加工抛物线实例：

%201

NI T0101

N2 G37

N3 #10=0；A坐标

N4 M03 S600抛物线B=A2/2在A区间[0，8]

N5 WHILE#10 LE 8

N6 #11=#10*#10/2

N7 G90G01X[#10]Z[-#11]F500

N8 #10=#10+0.08

N9 ENDW

N10 G00Z0M05

NIl G00 X0

N12 M30

通过此例我们可以发现，如果加工不同尺寸的抛物线，只需要修改抛物线参数变量即可。

3.2 数控铣床加工中心斜椭圆加工实例

斜椭圆且椭心不在原点的轨迹线加工(假设加工深度为2mm)

椭圆心不在原点的参数方程

X=a*COS[#1]+ M

Y=b*SIN[#1]+ N

变量数学表达式

设定θ=#1；(0°～360°)

那么X=#2=a*COS[#1]+ M

Y=#3=b*SIN[#1]+ N

因为此椭圆绕(M，N)旋转角度为A可运用坐标旋转指令G68

格式 G68 X-Y-R-X，Y：旋转中心坐标；R：旋转角度

程序

O0002；

S1000 M03；

G90 G54 G00 Z100；

GOO X0 Y0；

GOO Z3；

G68 XM YN R45；

#1=0；

N99 #2=a*COS[#1]+M；

#3=b*SIN[#1]+N；

GO1 X#2 Y#3 F300；

G01 Z-2 F100；

#1=#1+1；

IF[#1LE360]GOTO99；

G69 GOO Z100；

M30；

加工这个斜椭圆只有区区的十几行的程序，如果运用自动编程则在几千行程序甚至超长，而在实际加工中，宏程序编程加工精度更容易控制，因为自动编程的程序操作员无法修改。

四、宏程序与自动编程的对比思考

通过上述两个加工实例，任何零件的数控加工只要用宏程序完成表达出来，无论多么复杂，程序段都不会太多，任何一个合理、完善的宏程序，都不会超过60行，换算成节数，不会超过2.1KB。宏程序简便占用存储量小，即使是最廉价的机床数控系统，其内部程序存储空间完全可以存储下宏程序，因此完全不用考虑机床与计算机的传输速度对实际加工质量的影响。其次，为了对复杂的零件加工进行编程，宏程序会最大限度地使用数控系统的各种代码，如常用的直线插补G01指令、圆弧插补G02/G03指令等。因此机床在执行宏程序时，数控系统可以直接进行插补运算，运算速度极快，机床的伺服电机响应快，机床反应更加迅速，加工效率也会很高。

但是相对手工编程和自动编程，宏程序学习会很难，学习起来用处不大，学习宏程序需要一定的高级数学理论基础，但也没有想象中那么难，绝大多数宏程序也涉及到正弦和余弦公式/曲线公式，以及相对的逻辑思考，条件表达式的掌握，这些方面的知识只要愿意花时间是可以掌握的，总的来说，学习华中宏程序编程，掌握上上述讲到的相关知识，熟悉数控机床的加工原理，熟悉华中数控系统的功能和格式，就能够熟练的应用到各类加工中，简化加工程序，提升加工效率和控制精度。

五、结语

宏程序编程是手工编程的高阶延伸，而且是手工编程的精髓所在，尽管目前自动编程的应用大有取缔宏程序编程的趋势，但是宏程序依然有它的应用和生存空间。

本文旨在广大的数控人员能重新重视和学习宏程序编程，本文作者水平有限，不足之处，敬请批评指正。