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淺析宏程序在數控加工中的應用（yòng）

2018-5-24 來源：建湖縣高級技工學校作者：卜偉

摘要：通過一個典型零件的兩種（zhǒng）不同的宏程序編程實例，分析每種方法的優缺點，歸納出手工編程中應用宏程序（xù）解決複雜零件的數控（kòng）加工編程問（wèn）題的作用和技巧（qiǎo）。

關鍵詞（cí）：數控（kòng）教學應用程序車床（chuáng）

數控（kòng）加工程序編製的關鍵是刀具相對於工件運動軌跡的（de）計算，即計算加（jiā）工輪廓的基點和節點坐標或刀具中心的基點（diǎn）和節點坐標。數控機床一般隻提供（gòng）平麵直線和圓（yuán）弧插補功（gōng）能，對於非圓的平麵曲線 y=f(x)，采用的加工方（fāng）法是（shì）按編程允許誤差（chà），將平麵（miàn）輪廓曲線分割成許多小段。然後用數學計算的方法求逼近（jìn）直線（xiàn）或圓弧輪廓曲線的交點和切點的坐標。隨著計算機數控係統（CNC）的不斷發展，CNC 不（bú）僅能通過數字量（liàng）去控製多個軸的機械運動，而且具有強大的數據計算（suàn）和處理功能。編程時隻要建立（lì）加工輪廓的基點和節點的數學模型，按加工（gōng）的先後順序，由數（shù）控係統即時計算出加工節點的坐（zuò）標數據，進而控製加工，這就是（shì）數控係統提供的宏編程。宏指（zhǐ）令編程像高級語言一樣（yàng），可以使用變量進行算術運算邏輯運算和函數（shù）混合運算進（jìn）行編程。在宏（hóng）程（chéng）序形式中，一般都提供循環判斷分支和子（zǐ）程序調用的方法。可編製各種複雜的（de）零件加（jiā）工（gōng）程序（xù）。熟練（liàn）應用宏程（chéng）序指令進行（háng）編程，可大大精簡程序量，還（hái）可以（yǐ）增強機床的加工適應能力。比如可以將拋物線、橢圓等非圓曲線的算法標準化（huà）後（hòu）做成內部宏程序，以後就可以像圓弧插補一（yī）樣按標準格式編程調用，相當於增加了係統的插補功（gōng）能。

隨著數控係統（tǒng）的不斷更新，宏指令應（yīng）用越來越廣泛。以日本 FANUC-Oi 係統為例，Oi 係統使用 B 類宏指令，在 O 係列的早期版本中，曾（céng）使用 A 類宏指令（lìng），主要特征為使用 G65 代碼為宏指令專用代碼，包括宏變量的賦值、運算、條件調用等。B 類宏指令功能相對A類而言，其功能更強大，編程更直觀。在FANUC-Oi 係統的固定循環（huán）指令中，毛坯切削循環 G73 指令內部可以使用宏程序進行編程。

宏指令編程雖（suī）然屬於手工編程的範疇，但它（tā）不是直接算出輪廓（kuò）各個節點的具體坐標數據，而是給出數學公式和算法，由CNC 來即時計算節點坐標，因此（cǐ）對於對於簡單直觀的零（líng）件輪廓不具有優勢。若零件結構不（bú）能用常規插補指令可以完成編程的，則可采用編製宏程序（xù）的方法，將計算複雜數據的任務交由（yóu）數控係統來完（wán）成。對於加工方法和加工方式，零件的加工步驟，走刀路線及（jí）對刀點起刀點的位置，以及切入、切出方式的設計還（hái）是遵循一般（bān）手工編程的規則。編製宏程序時，首先應從零件的結構特點出（chū）發（fā），分析零件上（shàng）各加工表麵之間的幾何關係，據此推（tuī）倒出各參數之間的數量關係，建立準確的數學模型。為此，必須注意正確選擇變（biàn）量參數並列（liè）出正確的參數方程，同時設定合理有效的循環變（biàn）量。若采用主子程序調用的編程模式，還注意局部變量和全部變量（liàng）的設定（dìng），了解變量傳值關係。特別值得（dé）注意的是，為提高程序的（de）通用性，尺寸參數盡（jìn）可能地用宏變量表示，運行程序前先（xiān）進行賦值。

宏程序編程實例：如下圖所示零件

2、用仿（fǎng）形車削（xuē）循環（huán）指令 G73 編程，加工程序如（rú）下：

O0001；

G99 M03 S600 T0101 F0.2；

G0 X52 Z2；

G73 U25 R20

G73 P10 Q20 U0.5；

N10 G0 X0；

G1 Z0；

#3=30；（賦（fù）橢圓（yuán） Z 軸初始值）

N12 #4=20*SQRT[1-#3*#3/30*30]；

G1 X[#4*2] Z[#3-30]；

#3=#3-0.2；

IF[#3GE 0]GOTO12；

G1 Z-50；

N20 X52；

G00 X100 Z100；

M05；

M00；

M03 S1000 T0101F0.1；

G0 X52 Z2；

G70 P10 Q20；

G0 X100 Z100；

M30

3、子程序調用 M99 M98 指令編程

O0002；

G99 M03 S600 T0101F0.2；

G0 X42 Z2；

#100=40；

N30 M98 P0011；

#100=#100-2；

IF[#100GE0.5]GOTO30；

S1000F0.1 T0101；

#100=0；

M98 P0011；

M30；

O0011；（子程序）

#3=30；（賦橢圓 Z 軸初始值）

N10 #4=20*SQRT[1-#3*#3/30*30]；

G1 X[#4*2+#100] Z[#3-30]；

#3=#3-0.2；

IF[#3GE 0]GOTO10；

N20 U2；

G00 Z2；

M99；

綜上所（suǒ）述，用（yòng）仿（fǎng）形切（qiē）削循環 G73 指令（lìng）編（biān）寫宏指令時，可以在精車程序中給變量賦值、進行數學運算、條件轉移等，編寫（xiě）時更直觀、簡便，精簡了程序（xù）內容，大大（dà）提（tí）高了編程效率。在程（chéng）序編（biān）製過程中，當遇見許多（duō）形狀相同或相（xiàng）近的，但尺寸不同的（de）零（líng）件結構特征，每（měi）次都重新編製程序就（jiù）很繁瑣，這時可以使（shǐ）用變量、算術和邏（luó）輯運算及條件轉移指令（lìng）在子程序中體現零件的走刀過程，充分體（tǐ）現留了（le）子程序調用的優勢。編寫宏指令程序，當零件的圖形沒有（yǒu）相同的地方，用仿形切削循環 G73 指令編寫更快（kuài）捷、簡（jiǎn）便。當然子程序調用指令 M98、M99 也有它的優勢。

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