数控宏程序范文

数控宏程序范文（精选12篇）

数控宏程序 第1篇

数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础, 离开了数控技术, 先进制造技术就成了无本之木。随着我国现代制造技术的发展、数控机床应用的普及, 从事数控加工的人员不断增加, 数控加工越来越受到人们的重视。数控加工程序的编制是数控加工准备阶段的主要内容之一, 数控程序编制的效率和质量在很大程度上决定了产品的加工精度和生产效率, 它既是数控技术的重要组成部分, 也是数控加工的要害技术之一。随着软件不断发展, 目前CAD/CAM软件普遍应用, 手工编程、宏程序应用的空间日趋减小, 究其原因就是大家对手工编程不重视, 对宏程序不认识。其实手工编程是自动编程的基础, 宏程序是手工编程的高级形式, 是手工编程的精髓, 也是手工编程的最大亮点和最后堡垒。同时, 编制简洁合理的数控宏程序, 有着非常重大的现实意义, 既能锻炼从业人员的编程能力, 又能解决自动编程在生产实际工作中存在的不足。因此, 充分结合这两种编程模式, 对于提高编程效率和质量有着重要意义。

在数控编程中, 应用宏程序变量编程, 对可以用函数公式描叙的工件轮廓或曲面进行数控加工, 是现代数控系统一个重要的新功能和新方法。宏程序编程灵活、高效、快捷, 是加工编程的重要补充。

二、数控宏程序的概念

很多人都在问, 宏程序是什么?用变量的方式进行数控编程的方法就叫做数控宏程序编程。简言之, 就是用公式来加工零件。

宏程序是一种零件的编程方法, 是在标准CNC编程方式的基础上附加控制特征, 以使功能更强大、更具有灵活性;是最接近于真实编程语言的一种编程方法, 它直接使用CNC系统, 宏程序本身不是语言, 而只是一种CNC机床的特殊用途的软件, 是结构化的常规子程序。

三、数控宏程序的优点

1.可以编写一些非圆曲线, 如宏程序编写椭圆, 双曲线, 抛物线等。

2.编写一些大批相似零件的时候, 可以用宏程序编写, 这样只需要改动几个数据就可以了, 没有必要进行大量重复编程。

四、数控宏程序编程实例

下面, 通过两个实例分别体现数控宏程序的优点。

1. 椭圆加工宏程序的编制 (车削)

懂得基本编程知识的人都知道, 数控机床已具备直线和圆弧插补功能, 由直线和圆弧几何元素组成的曲线, 只要计算出相关的基点坐标就可以进行程序编制。而当工件轮廓是非圆方程曲线时, 只能通过数学处理, 用拟合线段 (直线或圆弧线段) 对非圆曲线进行拟合, 代替原来的轮廓曲线, 这就要求计算出拟合后的所有节点, 然后用直线插补或圆弧插补功能编制非圆曲线的加工程序, 节点的计算、程序编写等的工作量很大。采用数控宏程序, 将会大大简化编程。

椭圆标准方程为X2/a2+Y2/b2=1 (1) (a:椭圆长半轴, b:椭圆短半轴)

转化到工件坐标系中Z2/a2+X2/b2=1 (2)

根据以上公式可以推导出以下计算公式

在数控车床上, 刀具在车削时不可能越过主轴中心线到达中心线的另一侧, 故X的数值不可能为负, 所以我们只取正值。

下面就是FANUC系统0i系列椭圆加工程序:

N40 IF[#3LT-80]GOTO90; (判断变量#3是否到达终点, 若是则跳转至第90段, 执行后面的语句;若否则直接向后运行, 进行椭圆加工)

N50#4=#2/#1*SQRT[#1*#1-#3*#3]; (计算X值, 就是把公式 (3) 里面的各值用变量代替

其中SQRT[]为求平方根。)

N60 G01 X[2*#4+#120]Z[#3-100]F100; (直线逼近法加工椭圆)

N70 #3=#3-0.2; (Z值递减一个步距)

N80 GOTO40; (跳转至第40段)

N90 G01 Z-220; (椭圆左侧圆柱部分的加工)

N100 G00 U40; (退刀)

N110 Z2; (退刀)

N120 M99; (返回主程序)

2. 螺旋铣孔宏程序的编制 (铣削)

如上图所示, 需要加工的轮廓为圆形孔, 轮廓形状简单, 一般的手工编程也简单, 但若需要加工多种尺寸的孔, 采用宏程序编程则会大大提高效率, 加工不同尺寸的圆孔, 只需要改变变量值中相应的参数, 并在圆孔中心建立局部坐标系即可。

下面就是FANUC系统0i系列数控铣床加工宏程序:

#1=80 圆孔直径

#2=5 圆孔深度

#3=20 平底立铣刀具直径

#9=200 进给量

#17=1 每层切深

#5=0.7*#3 步距设为铣刀直径的70% (经验值)

#6=#1-#3 刀具中心在内腔中的最大回转直径

WHILE[#8GE0] DO1 当#8≥0即还没有走到最外一圈循环继续

#10=#6/2-#8*#5 每圈在X方向上移动的距离目标值 (绝对值)

#4=0 将#4重置为初始值0, 此步非常重要

WHILE[#4LT#2] DO2 当#4<#2即没有到达圆孔深度时

摘要：随着电子技术和自动化技术的发展, 数控技术的应用越来越广泛。在当代的机械加工领域当中, 采用数控加工技术已经成为时代发展的潮流。数控加工程序的编制作为数控加工准备阶段的主要内容之一, 其效率和质量在很大程度上决定了产品的加工精度和生产效率, 它既是数控技术的重要组成部分, 也是数控加工的要害技术之一。本文介绍了数控编程中数控宏程序的概念, 通过编程实例浅析了数控宏程序的优点。

关键词：数控加工,宏程序,应用,优点

参考文献

数控机床宏程序编程的技巧和实例 第2篇

数控机床宏程序编程的技巧和实例

2011年8月11日

前言

随着工业技术的飞速发展，产品形状越来越复杂，精度要求越来越高，产品更新换代越来越快，传统的设备已不能适应新要求。现在我国的制造业中已广泛地应用了数控车床、数控铣床、加工中心机床、数控磨床等数控机床。这些先进设备的加工过程都需要由程序来控制，需要由拥有高技能的人来操作。要发挥数控机床的高精度、高效率和高柔性，就要求操作人员具有优秀的编程能力。

常用的编程方法有手工编程和计算机编程。计算机编程的应用已非常广泛。与手工编程比较，在复杂曲面和型腔零件编程时效率高、质量好。因此，许多人认为手工编程已不再重要，特别是比较难的宏程序编程也不再需要。只须了解一些基本的编程规则就可以了。这样的想法并不能全面。因为，计算机编程也有许多不足：

1、程序数据量大，传输费时。

2、修改或调整刀具补偿需要重新后置输出。

3、打刀或其他原因造成的断点时，很难及时复位。

手工编程是基础能力，是数控机床操作编程人员必须掌握的一种编程方法。手工编程能力是计算机编程的基础，是刀具轨迹设计，轨迹修改，以及进行后置处理设计的依据。实践证明，手工编程能力强的人在计算机编程中才能速度快，程序质量高。

在程序中使用变量，通过对变量进行赋值及处理使程序具有特殊功能，这种有变量的程序叫宏程序。宏程序是数控系统厂家面向客户提供的的二次开发工具，是数控机床编程的最高级手工方式。合理有效的利用这个工具将极大地提升机床的加工能力。

作为一名从事数控车床、数控铣床、加工中心机床操作编程二十多年的技师，在平时的工作中，常常用宏程序来解决生产中的难题，因此对宏程序的编程使用积累了一些经验。在传授指导徒弟和与同事探讨中，总结了许多学习编制宏程序应注意的要点。有关宏编程的基础知识在许多书籍中讲过，我们在这里主要通过实例从编制技巧、要点上和大家讨论。

一、非圆曲面类的宏程序的编程技巧

1、非圆曲面可以分为两类；

（1）、方程曲面，是可以用方程描述其零件轮廓的曲面的。如 抛物线、椭圆、双曲线、渐开线、摆线等。这种曲线可以用先求节点，再用线段或圆弧逼近的方式。以足够的轮廓精度加工出零件。选取的节点数目越多，轮廓的精度越高。然而节点的增多，用普通手工编程则计算量就会增加的非常大，数控程序也非常大，程序复杂也容易出错。不易调试。即使用计算机辅助编程，其数据传输量也非常大。而且调整尺寸补偿也很不方便。这时就显出宏程序的优势了，常常只须二、三十句就可以编好程序。而且理论上还可以根据机床系统的运算速度无限地缩小节点的间距，提高逼近精度。

（2）、列表曲面，其轮廓外形由实验方法得来。如飞机机翼、汽车的外形由风洞实验得来。是用一系列空间离散点表示曲线或曲面。这些离散点没有严格一定的连接规律。而在加工中则要求曲线能平滑的通过各坐标点，并规定了加工精度。加工列表曲线的方法很多，可以采

用计算机辅助编程，利用离散点形成曲面模型，再生成加工轨迹和加工程序。对于一些老机床或无法传送数据的机床，我们也可以将轮廓曲线按曲率变化分成几段，每段分别求出插值方程。采用宏程序加密逼近曲线的方法。

2、非圆曲面类的宏程序的编程的要点有：建立数学模型和循环体（1）、数学模型是产生刀具轨迹节点的一组运算赋值语句。它可以计算出曲面上每一点的坐标。它主要从描述其零件轮廓的曲面的方程转化而来。

（2）、循环体是由一组或几组循环指令和对应的加法器组成。它的作用是将一组节点顺序连接成刀具轨迹，再依次加工成曲面。

3、下面根据两个实例，按宏程序的编制过程将各步骤的要点和技巧进行详细说明。

图1—

1、椭圆曲面零件

实例

1、如图1-1数控车加工一个椭圆面。椭圆的长轴60，短轴40.步骤1：根据加工轨迹确定椭圆曲线的起始点A和终点B坐标。这里的要点是分清编程坐标系和椭圆坐标系、A点在编程坐标系中的坐标为X=113.742、Z=27.252 这里为适应数控车床的编程习惯x采用直径坐标，A点以椭圆的中心为原点的坐标为X=113.742

Z=40—27.252

B点的编程坐标是X=37.907

椭圆坐标为X=37.907

步骤2：确定在曲线方程中的主变量和从变量。这要根据实际情况来选择。有以下几点原则：①变量的起点、终点已知的。②变量在坐标中的变化方向一致。③变量的变化对曲线的精度影响较大。根据以上原则我选X坐标为主变量、Z是从变量。

步骤3：将标准方程化为从变量赋值的形式。如图1-1以其中心为原点，椭圆方程为 X²/a² +Z²/b²=1化为Z= SQRT[(1-X *X/a*a)*b*b 这一步很关键。由于曲线只在椭圆坐标系的第一象限 Z为正值。

以上三步就是建立数学模型。在这个模型里X的一个坐标值，可以计算出它对应的Z坐标值。要注意，这两个坐标是以椭圆中心为原点的，要特别注意。也就是说，如果和这个零件一样，椭圆中心和你设定的编程坐标系原点不重合，进入数学模型和从数学模型输出的数值，都是以椭圆中心为原点的。刀具运动指令的坐标值是以编程坐标系为原点。因此，需要设计计算方法将数学模型的输出数据转化成编程坐标系的数值。许多多年从事数控机床操作的人一直不能用宏程

序，就是在这里犯了糊涂。

步骤4：画流程图确定宏程序的过程 图1-2 流程图是建立和检查循环体的最好工具。这一步的关键点是：分清计算过程、运动指令、加法器的排列顺序；循环体中条件转移语句和加法器的配合，产生正确的循环控制，而不是死循环。

；赋初始值（注意是椭圆坐标系）；循环体开始，判断是否结束。

；计算、运动指令

；加法器，改变动参数

图1—2 步骤5：根据流程图编写程序 程序如下O1001 应注意的要点有：（1）、当采用刀尖圆弧补偿方式编程时，循环体的轨迹第一点不能和起始点重合，否则系统会显示出错。（2）要注意循环体内计算语句、运动语句和加法器语句的顺序不能错。

该零件如图右端内部椭圆面的数控车精车程序如下： O1001;重点说明 T0101;G90G40G0X200.0Z200.0M03;G41G00X135.0Z5.0M08;G01Z-25.0F0.1;G03X#1Z-27.252;#1=113.742-0.1;将循环开始点错开 #2=40-27.252;Z值从编程坐标系转变到椭圆坐标系 WHIFL[#1GT37.907] DO 1;循环体开始，X轴坐标逐渐减小 #1=#1/2； 将直径值转化成半径值 #2=SQRT[[1-#1*#1/[60*60]]*40*40];#2=#2-40 Z值从椭圆坐标系转变到编程坐标系 #1=#1*2 将半径值转化成直径值 G01X#1Z#2F0.08;运动指令 #1=#1-0.1;递减加法器 END 1;循环体结束 G01X37.907Z-2.048;G01X35.0;G00Z200.0;G00X260.0M09;M30;

图1--3 实例

2、在加工中心上加工抛物线球面。

比较加工中心或数控铣床上铣削曲面和数控车床车削曲面，有许多差别：（1）、加工方式不同。(2)、车削曲面需要计算沿一条轮廓素线的若干个节点；铣削曲面需要计算整个曲面上若干个轮廓素线的若干节点。计算量大，宏程序非常复杂。

编制铣削曲面宏程序确实非常难，然而只要我们抓住几个关键要点，做好流程图和数学模型，勤于实践，也是一定能够掌握这个技能的。下面把编制铣削曲面宏程序的过程分成几步：

步骤

1、分析曲面的构成特点确定加工路线

如图1-

3、这个曲面是由一条抛物线以与它共面水平直线为轴线旋转切成的。加工轨迹可以有两种，一种是水平层切、一种是垂直层切。我们用垂直层切的方式。其轨迹如图1-4，每个层切面上的刀具轨迹都是一个YZ平面的圆弧。

图1--4 步骤

2、选择合适的编程坐标系，确定主、从变量。如图1-3把坐标系原点设置形腔上表面的中心，可以简化计算。Z为主变量。取Z=0 为起点，Z=20为终点。

步骤

3、抛物线方程X²=36（Z-20）转化为X=SQRT[36*[Z-20]]

和X=-SQRT[36*[Z-20]]、这里需要注意两个象限的变化，要设计两个循环体，用控制指令“换向”。

步骤

4、设计流程图，试验循环体程序框架。

步骤

5、根据流程图编制程序。注意程序的加工平面为y-z（G18）平面。流程图和程序如下图1—5，O1002 O1002;

G0X0Y0M8;G54G18G90G40;

G43G0Z100H1M3S3000 T1M6;

Z5;

图1—5

M30

#1=0;

WHILE[#1GT-20] DO 1 #2=SQRT[36*[#1-20]];G1X#2F500;G41G1Y#1D1 G1Z0 G2Y-#1J-#1 G40G1Y0;#1=#1-0.1 END 1;#1=-20

WHILE[#1LT0] DO 2 #2=-SQRT[36*[#1-20]] G01X#2F500 G41G1Y#1D1 G2Y-#1J-#1 G40G1Y0 #1=#1+0.1

END 2;G00Z200M9

二、用宏程序开发对零件自动找正功能

图2---1

1、开发过程

某零件如图2-1。工艺安排卧式加工中心上一次装夹将四个Φ 8孔加工完成，保证其位置精度。但是工件在夹具中定位后，B向旋转无法用夹具精确定位。当时的方法是:①每个零件装夹后单独用百分表找平。或者用自动测量触头取值，手工计算偏转角。②修改程序中新的B向坐标基准值。

整个过程用时较长须用时长，对操作工的技能要求也较高。这种零件数量多，工期紧，要想办法节约时间。我就想利用宏程序计算功能和机床具备的自动测量触头功能可以实现自动找正。

2、自动找正零件功能的工作原理

（1）、零件夹具中设计一个粗定位圆柱销，使零件粗定位，保证测量精度和测量工具的安全。.（2）、选择零件基准面上较远的两个点采值，如图a、b两点。分别放入#1和#2参数在。（3）、计算差值及偏转角。（4）、输入编程坐标系G54的B轴。

另一台四轴加工中心没有自动测量功能，我们用采用百分表触测零件基准面，目测记录差值，手工输入参数表中。宏程序自动计算并找正。速度和准确率提高了很多，保证了生产任务按时完成。

3、编制宏程序

自动找正功能的开发并不复杂，使用的是宏程序对内部系统变量读取和赋值功能。程序如下：

O2001 T3M6;G54G90G0X40Y300B0;G43G0Z200H3;G0Y15Z60;

运动到预备测量a位置 G31G91Z-52F500;

执行G31测量a点坐标存入#5000 G90G0Y100Z200;#1=#5000；

#5000系统参数记录a点的坐标值，赋给#1 G0X-40;G0Y15Z60;G31G91Z-52F500;

执行G31测量b点 G0G90Y200Z200;#2=#5000;

#3=ATAN[[#1-#2]/80];

计算偏转角

#5204=#5204-#3；

给过G54中B轴赋新值 G54G0B0;

执行G54，B轴归零

M99;

三、宏程序开发加工中心工作台任意旋转

后，坐标系自动转换的功能、五轴加工中心工作台旋转对坐标系的影响

五轴加工中心工作台可以在一个或两个方向旋转，可以加工工件的多个表面。当工件安装在工作台任一位置处上，我们找正工件基准，确定工件坐标系。当需要加工另一个表面时，工作台需要旋转一个角度，这时工件上的基准原点与工件坐标系分离。需要再次找正工件基准重新建立坐标系。如图3-1如果工件有五个表面，那么就需要建立五个坐标系。力，对于加工工件还可以接这样的基准点是空间斜角相次找正来保证全不可能了。

图3--1

这样的方法费时费形状较简单的单个受。图中C点、D点就不容易找正。型腔交的零件用基准多空间位置精度就完我们可以用计算的方式，以工作台的回转中心为基准，计算出每次旋转工作台，工件基准相对于工作台回转中心的偏移量。用基准转移的方式建立新的工件坐标系。把这个过程用宏程序来实现，使坐标自动转换，方便准确。

2、工作台旋转后坐标系转换的数学模型

图3—2a 图3—2b 五轴加工中心绕X轴旋转的是A轴，如图3-2a中O是机床坐标系原点,O1是工件坐标系原点,O2是工作台A轴旋转中心。图3-2b为A轴旋转&角后与原来旋转前的比较图。建立LZ和LY数学模型

LZ=(L3-L1)COS&+(L2+L4)SIN&-(L3-L1)=(L3-L1)(COS&-1)+(L2+L4)SIN& LY=(L2=L4)-[(L2+L4)COS&-(L3-L1)SIN&]=(L2+L4)(1-COS&)+(L3-L1)SIN& 要点说明：1.L1L2是工件坐标系原点到机床坐标系原点的距离，也就是G54中Z、Y的值

2.L3L4是工作台旋转中心到机床坐标系原点的值。由

机床厂家测量出存放于一般机床参数中。3.LZLY将用于对工作台的修改

4.设置工件坐标系时要便于坐标转换的计算。

这种问题的难点就是建立数学模型，有了数学模型，我们可以很方便的完成坐标转换宏程序。

四、用参数简化程序提高编程效率

实例、采用参数控制循环的方式时深型腔的粗精铣加工

如图4-1零件型腔深度65mm材料硬度较高，由于内角R的要求，粗精采用的刀具为直径16mm和 10mm的加长铣刀。刚性差因此采用层铣方式，每层铣10mm 水平粗铣环切路径如图4-2。编制这种宏程序的特点是使用循环功能。

采用参数宏程序层切循环和环切循环与普通 方式编程的比较。

图4--1

（1）程序方便的比较进给量调整宏程

序方便只须修改一个参数。而普通程序需要修改整个粗铣程序；（2）宏程序的程序句子较少粗铣留量越大，宏程序的优势越明显；（3）宏程序结构清楚比较容易检验程序的正确性；(4)通用性强，只需

图4—2 对参数赋上合适的值，就可以用于精铣轮廓

和精铣底面及侧面。只需走完一次循环即可，而不必将整个程序走完。

五、用宏程序对数控机床的功能进行二次开发

宏程序像许多计算机软件一样是数控系统厂家提供给我们的一种二次开发工具。用好它对我们的工作帮助非常大。我们可以把一些重复性强，编程有规律的工作。编制成宏程序像数控系统中的其他固定循环一样调用。编制时应注意：（1）运动轨迹尽可能多的受参数控制，才能方便灵活。（2）主要功能应针对性强，才能实用。（3）要注意快速运动轨迹的安全性、通用性。（4）输入参数不要太多，一般固定参数可放在宏程序内修改。下面我简要介绍开发的几个小宏程序： 1.数控车床加工不锈钢材料的深孔的宏程序

解决问题：不锈钢材料加工深孔时排屑困难钻头易磨损，铁屑不易折断，容易绕到工件和钻头上，使钻头易损坏，也会拉毛已加工表面。增大发生折断的意外。采取的方法：增长每次进给的退刀长度，方便排屑降温。增加M00方式暂停，用M05方式主轴暂停，方便检查保护刀具，不用时打开“/”跳过。2.数控车床盲孔深槽的加工宏程序；

设计思路：盲孔内深槽粗车有两个难点1）排屑困难。2）刀头伸出刀杆较长，进退刀困难，空程较长。

在设计工艺路线时我们采取的措施有：1）切屑进给路线上增加若干断点，造成断屑、可以防止切屑缠绕刀杆，也方便排屑。2）分层进给，每层结束，刀具退出工件较长距离，主轴进给都暂停，排出孔内

切屑并检查刀具。3）刀具每次返回切屑面时空行程采用较快进给速度。

实践以上的措施，如应用普通方式编程是非常困难的，即使编出来也是语句庞大，检查修改也非常麻烦。使用宏程序的计算语句和循环控制语句就可以解决这些问题。

结束语

前面介绍了几种编制宏程序的方法和重点技巧。我们在平时的工作中经常会用到，为生产活动带来了很大的便利，提高了生产效率，改善了加工质量，完善了机床的功能。应该说宏程序编制就像一个魔方，随着你对它的使用。它会变幻出越来越多的美丽图案。

数控宏程序 第3篇

【摘要】对传统数控插补原理教学过程中以课堂讲授为主结合VC、VB等编程语言完成插补过程仿真的教学方法进行改革，创新性地采取让学生亲自动手在实际的FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台上，采用调用用户宏程序的方法，用画笔在平铺于工作台面上的白纸上模拟绘制逐点比较法插补或数字积分法插补的过程的教学方式，使插补原理及宏程序编程两部分重要理论密切联系，并与实践紧密结合。

【关键词】插补原理  数控  宏程序

【中图分类号】G71                               【文献标识码】A      【文章编号】2095-3089（2015）05-0037-03

一、引言

传统数控插补原理教学，大多以课堂讲授为主，结合VC、VB等各种编程语言完成插补过程的仿真。这种教学方法不能将理论知识与现有实验教学设备有机结合，学生普遍反映内容抽象，理解困难，与实践脱节。

为了改革传统数控插补原理教学过程中教师灌输过多，学生参与过少;理论性结论过多，启发式问题过少的教学方式，有针对性地创新教学方法：要求学生在实际的FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台上，采用调用用户宏程序的方法，用画笔在平铺于工作台面上的白纸上模拟绘制逐点比较法插补或数字积分法插补的过程。这样就将一个对插补原理进行仿真的演示性实验改造成了理论上综合了插补原理及宏程序编程两部分重要内容，实践上锻炼了学生对实际数控系统的操作及调试能力的综合性实验。

二、插补原理

在数控机床实际加工中，数控系统根据输入的零件程序的信息，按照某种算法将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成刀具加工轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”。按照插补运算所采用的基本原理和方法，数控系统的插补原理通常可归纳为脉冲增量插补和数据采样插补两大类。

逐点比较法是脉冲增量插补中最典型的算法，原理是：在控制过程中，逐点计算和判断运动轨迹与给定轨迹的偏差，并根据偏差控制进给轴向给定轮廓靠近，缩小偏差，使加工轮廓逼近给定轮廓。以折线来逼近直线或圆弧，最大误差不超过一个脉冲当量。

以第一象限逆圆为例：圆弧（AB） ，其圆心在坐标原点，已知起点为A（X_A，Y_A ），终点为B（X_B，Y_B ），圆弧半径为R，瞬时加工点P（X_i，Y_i ）与圆心的距离为R_i。取F_i=R_i^2-R^2=X_i^2+Y_i^2-R^2为偏差判别式，若P点在圆弧上或在圆弧外，即F_i≥0时，为了使加工点逼近圆弧，应向-X方向进给一步。进给后的新坐标值为：X_（i+1）=X_i-1;Y_（i+1）=Y_i，则新的偏差为：F_（i+1）=R_（i+1）^2-R^2=X_（i+1）^2+Y_（i+1）^2-R^2=（X_i-1）^2+Y_i^2-R^2=F_i-2X_i+1;若P点在圆弧内，即F_i<0时，应向+Y方向进给一步。进给后的新坐标值为：X_（i+1）=X_i;Y_（i+1）=Y_i+1，新的偏差为：F_（i+1）=R_（i+1）^2-R^2=X_（i+1）^2+Y_（i+1）^2-R^2=X_i^2+（Y_i+1）^2-R^2=F_i+2Y_i+1。同时设置一终点计数器，其初值为∑·〖=|X_B-X_A | 〗+|Y_B-Y_A |，即从起点到终点的总步数，X或Y坐标每进给一步，∑减去1，直到∑=0时，到达终点。故逐点比较法圆弧插补计算过程的每一步分为五拍：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别。圆弧的象限及顺逆不同，则插补计算公式和进给方向也不同，四个象限的圆弧插补偏差计算公式和进给方向见表1。若圆弧存在过象限的问题，可将圆弧按象限分段处理。

表1  四象限圆弧插补的偏差计算公式及进给方向

Fi≥0 Fi<0

圆弧所在象限及方向 进给方向 偏差计算 坐标计算 圆弧所在象限及方向 进给方向 偏差计算 坐标计算

Ⅰ顺、Ⅱ逆 -Y Fi+1=Fi-2|Yi |+1 |Xi+1|=|Xi |

|Yi+1|=|Yi |-1 Ⅰ顺、Ⅳ逆 +X Fi+1=Fi+2|Xi|+1 |Xi+1|=|Xi|+1

|Yi+1|=|Yi|

Ⅲ顺、Ⅳ逆 +Y Ⅲ顺、Ⅱ逆 -X

Ⅳ顺、Ⅰ逆 -X Fi+1=Fi-2|Xi |+1 |Xi+1|=|Xi|-1

|Yi+1|=|Yi | Ⅱ顺、Ⅰ逆 +Y Fi+1=Fi+2|Yi|+1 |Xi+1|=|Xi|

|Yi+1|=|Yi|+1

Ⅱ顺、Ⅲ逆 +X Ⅳ顺、Ⅲ逆 -Y

三、FANUC宏程序

用户宏程序是像子程序一样，在存储器中存储一组指令的功能，存储的这组指令功能用一条指令表示或调用执行。这一组指令称为用户宏程序本体，简称宏程序;把代表指令称为用户宏程序调用指令，简称宏指令。FANUC宏程序具有许多可在计算机高级语言中发现的特征：算术和代数计算;三角法计算;变量数据存储;逻辑运算;分支;循环;错误检查;报警产生;输入和输出。

因此，可以利用FANUC宏程序的这些特点进行逐点比较法插补模拟程序的模块化：例如，在主程序中仅完成起点与终点坐标的赋值及坐标轴的绘制，而将包括偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别的整个插补过程在宏程序中完成。这样，只需在主程序中改变起点及终点坐标，而无需对宏程序进行任何变动，即可完成所需的插补过程模拟。同时，在宏程序中，利用条件转移指令实现偏差判别后确定进给轴及进给方向的分支功能;利用循环指令或条件转移指令实现终点判别及终点未到之前，偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别这五拍的迭代进行，使宏程序编程得到简化。

通常宏程序由主程序或其他的宏程序使用G代码（典型的是G65）调用。

宏指令的基本格式为：G65  P   L   <自变量>;其中G65为宏程序调用命令;P  为包含宏程序的程序号。L  程序循环次数（L1为默认值）;自变量为传递给宏程序的局部变量的定义。

四、基于宏程序的逐点比较法第三象限逆圆插补的实现

这里仅以逐点比较法第三象限逆圆插补（圆心在坐标原点）为例，介绍使用调用宏程序完成插补模拟的过程。

首先，在主程序中完成圆弧起点及终点坐标的赋值、坐标轴的绘制，宏程序的调用包括表示圆弧起点及终点坐标的局部变量的赋值。

在用户宏程序中完成圆弧起点的快速定位，圆弧插补的偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别等全部插补过程。在这里特别要注意的是：为了清楚地绘制插补过程，需要将各轴的脉冲当量进行适当放大。逐点比较法第三象限逆圆插补流程图如图1所示。

图1 逐点比较法第三象限逆圆插补流程图

宏调用格式G65 P8011 X   Y   A   B   F  ;

有关自变量定义如下

X（#24）：圆弧起点X轴坐标X

Y（#25）：圆弧起点Y轴坐标Y

A（#1）：圆弧终点X轴坐标A

B（#2）：圆弧终点Y轴坐标B

F（#9）：切削进给速度F

主程序：

O1234;

N60 G90 G54 G00 X0 Y-60;采用工件坐标系绝对模式

N70 G01 Y0 F100;绘制Y坐标轴

N80 X-60;绘制X坐标轴

N90 G65 P8011 X-5 Y0 A0 B-5 F100;调用用户宏程序O8011

N100 G00 X0 Y0;回坐标原点

N110 M30;主程序结束

宏程序

O8011;

N200 #33=#4003;保存编程模式

N210 #3=ABS[#24];圆弧起点X轴坐标绝对值|X|

N220 #4=ABS[#25];圆弧起点Y轴坐标绝对值|Y|

N230 #5=ABS[#1-#24]+ABS[#2-#25];终点计数器初值，#24=#500，#25=#501，#1=#502，#2=#503

N240 #6=0;设置插补计算偏差初值F=0

N250 G00 X[10*#24] Y[10*#25];定位圆弧起点，并将坐标值放大10倍

N260 G03 X[10*#1] Y[10*#2] R[SQRT[#24*#24+#25*#25]*10] F#9;绘制参考圆弧

N270 G00 X[10*#24] Y[10*#25];再次回到圆弧起点

N280 IF [#6 GE 0] GOTO 310;如果偏差大于等于0，转移到N330

N290 G91 G01 Y-10 F#9;当偏差小于0时，向-Y方向进给一步（10mm）

N300 #6=#6+2*#4+1;计算当前偏差 F=F+2|Y|+1

N310 #4=#4+1;计算当前坐标的绝对值 |Y|=|Y|+1

N320 GOTO 360

N330 G91 G01 X10 F#9;向+X方向进给一步（10mm）

N340 #6=#6-2*#3+1;计算当前偏差 F=F-2|X|+1

N350 #3=#3-1;计算当前坐标的绝对值 |X|=|X|-1

N360 #5=#5-1;终点计数器减1

N370 IF[#5 NE 0] GOTO 280;若终点计数器不为0，转移到N280继续进行圆弧插补

N380 G#33;恢复编程模式

N390 M99;宏程序结束

FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台如图2所示。运行结果如图3所示。

图2 FANUC-0i-mate-C数控加工中心综合实验台  图3 逐点比较法第三象限逆圆插补轨迹

逐点比较法第三象限逆圆插补理论计算过程如表2。

表2 逐点比较法第三象限逆圆插补理论计算过程

步数 偏差判别 坐标进给 偏差计算 坐标绝对值计算 终点判别

0 F0=0 |X0|=5;|Y0 |=0 ∑= 5+5=10

1 F0=0 +X F1=F0-2|X0|+1=-9 |X1|=4;|Y1|=0 ∑= 10-1=9

2 F1<0 -Y F2=F1+2|Y1|+1=-8 |X2|=4;|Y2|=1 ∑= 9-1=8

3 F2<0 -Y F3=F2+2|Y2|+1=-5 |X3|=4;|Y3|=2 ∑= 8-1=7

4 F3<0 -Y F4=F3+2|Y3|+1=0 |X4|=4;|Y4|=3 ∑= 7-1=6

5 F4=0 +X F5=F4-2|X4|+1=-7 |X5|=3;|Y5|=3 ∑= 6-1=5

6 F5<0 -Y F6=F5+2|Y5|+1=0 |X6|=3;|Y6|=4 ∑= 5-1=4

7 F6=0 +X F7=F6-2|X6|+1=-5 |X7|=2;|Y7|=4 ∑= 4-1=3

8 F7<0 -Y F8=F7+2|Y7|+1=4 |X8|=2;|Y8|=5 ∑= 3-1=2

9 F8>0 +X F9=F8-2|X8|+1=1 |X9|=1;|Y9|=5 ∑= 2-1=1

10 F9>0 +X F10=F9-2|X9|+1=0 |X10|=0;|Y10|=5 ∑= 1-1=0

实际运行结果与理论计算完全相符。

五、结论

学生通过用户宏程序编程，了解了宏变量和宏指令的应用，掌握了用户宏程序的编程、输入、编辑、调试及调用的方法;并通过数控插补原理实验，进一步理解并掌握了逐点比较插补原理和数字积分插补原理。故基于宏程序的插补原理实验教学方法改革真正做到了以问题为主线，以综合实践为导向，引导学生掌握科学的学习方式，让学生主动参与、乐于钻研、勤于动手，极大地提高了学生的学习能力和教学效果。

参考文献：

[1]罗敏等.数控原理与编程[M].北京：机械工业出版社，2011.

数控宏程序指令与应用实例 第4篇

随着数控加工的发展,应运也产生了许多自动编程软件,这些软件的确解决了复杂型面的加工编程问题,使得加工效率大大提高、误差大大降低,但是也不可回避的是自动编程软件生成的复杂型面的加工程序文件数据量较大,一般大都须在线加工,这样对传输系统就提出了很高的要求,但是不可避免的是要受到传输线路和周围磁场信号的影响,这样使得数控成本提高。如果使用宏程序进行加工,就可以大大缩短程序的长度,从而大大提高了数控机床加工能力,宏程序是加工编程的重要补充。

宏程序是我们把经常使用的某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器,用一个总指令来代表它们,使用时只需给出这各总指令就能执行其功能,把的这一组指令称为宏程序本体,简称宏程序。这各总指令称为用户宏程序调用指令。编程员在编程时只需记住宏指令所代表的含义,而不必记住宏程序本身。简单的说:“宏”的英文单词为“MACRO”,意思是“宏大”、“巨大”的意思,不是说它的程序巨大,而是说它可以完成很大计算工作量的任务,而程序本身一般较短。它与普通程序的区别在于:宏程序本体中,能使用变量,可以给变量赋值,变量之间可以运算,程序运行可以跳转,而普通程序中,只能指定常量,常量之间不能运算,程序只能顺序执行,不能跳转,因此功能是固定的,也就是说一个程序只能针对一个零件,而宏程序则适用于形状相同尺寸不同的加工部位,而且大大减少了系统内存的占用量,所以说宏程序扩大了数控机床的加工范围。宏程序分为A类和B类。

1 A类宏指令

1.1 A类宏指令变量的类型(表1)

1.2 A类宏指令变量的运算指令格式(图1)

变量#j、#k之间按一定运算法则进行运算,运算法则由Hm来确定,将运算结果储存到#i中,为以后运算或机床运动储存数据。

1.3 A类宏指令调用格式

与子程序调用格式相同,使用M98调用,使用M99返回。

2 B类宏指令

2.1 B类宏指令变量的类型(表2)

2.2 B类宏指令变量的非模态调用指令格式

2.3 B类宏指令变量的模态调用指令格式

2.4 B类宏指令变量的赋值(表3)

3导弹加工宏程序的编制

3.1分析“导弹”零件的加工(图2)

3.1.1工艺分析

零件上部为圆柱、圆锥、球体的组合体,需用球头铣刀加工,用普通程序难以编程,若采用G19在yz平面走刀,编程相对较简单,但是为了获得较高的表面质量,走刀次数将会很多,影响加工效率,且机床需经常反向运动,存在冲击环节,影响机床寿命,如采用沿周边轮廓走刀,编程相对复杂,但走刀次数将大大降低,效率大大提高,所以采用周向走刀方式编程。

3.1.2确定夹具

选用刀具零件为长方体结构,所以采用机用平口钳装夹,根据零件尺寸,考虑表面粗糙度、加工效率等因素,使用ф10球头铣刀加工。编程原点、编程坐标系的设定。编程原点设定在工件上表面中心位置,这样便于对刀,刀位点设定在球头铣刀的球心处。

3.1.3确定刀具运动方向及轨迹

为了获得较好的表面质量,所以采用顺铣,刀具从零件的左上角点下刀。刀具的走刀路线是周面轮廓的等距面,等距距离为刀具半径,加工时需计算圆柱与圆锥、圆锥与球体在每一层高度与等距面的交点坐标值。

3.2 A类宏指令编程(图3)

为零件设定一些能够确定加工情况的要素(非易失性变量)。

#501———圆柱半径;#502———球头半径;.#503——刀具半径

主程序

3.3 B类宏指令编程

主程序

宏程序

3.4宏程序比较

宏指令在数控编程加工中的应用 第5篇

恰当地使用宏变量，可用同一程序完成一个系列零件的加工，大大提高编程效率。

关键词： 数控机床 数控编程加工 宏指令 CAD/CAM

数控编程作为数控加工的关键技术之一，其程序的编制效率和质量在很大程度上决定了产品的加工精度和生产效率，尤其是随着数控加工不断朝高速、精密方向发展，提高数控程序的编制质量和效率，对提高制造企业的竞争力有着重要的意义。

随着CAD/CAM软件的不断普及，数控编程的模式逐渐由自动编程取代了手工编程。

但CAM软件和手工编程有着各自的特长，且现有的CAM软件不能满足所有数控系统的特殊功能。

如何充分结合两种编程模式，合理有效地利用数控机床的各种功能，编制精简合理的小容量数控程序，有着非常重要的意义。

一、CAD/CAM和用户宏程序在编程加工中的性能对比

当今CAD/CAM软件越来越具有智能化，非常适用于各种复杂曲线零件编程和加工，但并不意味着CAD/CAM编程能绝对取代用户宏程序。

相反，在实际应用中用户宏程序相对于CAD/CAM软件有其适用范围和特点，具体如下。

首先，用户宏程序是程序编制的高级形式，素质较高的编程人员在宏程序里应用大量的编程技巧，使程序简洁易懂，并具有较好易读性和修改性。

而采用CAD/CAM编程，必须先几何建模，后设定各种加工参数，然后计算刀具轨迹，再经后处理生成程序。

这个过程非常耗时，且生成的程序十分繁琐，内容较多，可读性和修改性较差。

对于中等难度的零件，使用宏程序编程要比CAD/CAM方便得多。

其次，一般的数控系统内部存贮空间不超过256K，而采用CAD/CAM生成的`程序比较繁琐，基本上都超过额定存贮空间，因而只能通过DNC方式加工，即通过数控机床配备的通信接口在线加工。

现在的机床常备的是RS-232串行接口，其最大的传输波特率为19200bit/s，当计算精度、计算速度F值较大时，程序的传输速度就跟不上机床的节拍，出现进给运动有明显的继续的现象，采用其他方法也不会太大的改观。

由于宏程序一般都短小精悍，存储空间一般为3K以下，完全可以存储在数控系统内部。

在计算的速度较快，使用宏程序不会出现加工中断续的现象。

最后，CAD/CAM软件生成的程序具有一定的误差，使得对零件加工精度具有很大的影响。

误差来源于很多方面，从用户使用的层面上说，使用CAD/CAM软件来生成刀路及程序是非常容易的事，但是剖析CAD/CAM软件计算刀路的原理，就知道它存在一定的弊端。

在CAD/CAM软件中，无论构造规则或不规则的曲面都有一个数学运算的过程，也必然存在着计算的误差和处理，而在对其生成三维加工刀路时，软件是根据你选择的加工方式、设定的加工参数，并结合所设定的加工误差(或称为曲面的计算精度)，使刀具与加工表面接触点(相交点或相切点)逐点移动完成加工，从本质上看，其实就是在允许的误差值范围内沿每条路径用直线去逼近曲面的过程。

例如手工编程中用G02或G03表示圆弧，CAD/CAM生成的程序使用n边形去逼近一个圆。

CAD/CAM软件生成的程序除了受NC刀具轨迹的计算精度影响，还受多方面因素的影响，例如受CAD建模时的计算精度的影响、不同软件之间CAD图档的转换精度的影响和后处理环节的影响等。

二、用户宏程序在数控编程加工中的优点

宏功能是数控编程技术的一项关键技术，是提高数控加工性能的一种特殊功能。

宏功能的主体是宏程序，由一系列指令组成，宏程序用一个总指令作代号，也称宏指令。

其特点是可以对变量得对变量进行运算，用变量执行相应操作，使程序应用更加灵活、方便。

1.宏程序中的变量有局部变量、公共变量、系统变量三种，可满足不同的赋值需求。

在宏程中，用事先指定的事变量代替地址符后面直接给出的数值，在调用宏程序或该宏程序本身执行时，给出计算好的变量值，这种使宏程序有广泛的通用性。

更改也非常简单，若程序中某数据要更改，只需将相应变量重新赋值即可。

2.在宏程序中已赋值的变量，在后续程序中可被重新赋值，原先的内容被新内容代替，利用数控系纺对变量值进行计算和变量可以理新赋值的特性，使得在进行复杂非圆轮廓的曲线加工中，而不必人工逐点计算，从而用很短的直线或圆弧线段逼近理想轮廓曲线，满足零件加工精度。

3.宏程序中的算术和逻辑计算功能，如：反正运算、指数函数运算、异或运算等，满足了用户不同的计算要求，减少了编程的繁琐计算，使编程更佳快捷、方便。

4.宏程序所具有的转移和循环功能，包括GOTO、IF、WHILE语句，可方便地实现语句的无条件、有条件跳转和重复多次循环减少了编程语句的数量，满足了用户对不同情况的编程要求。

数控宏程序 第6篇

关键词：加工中心；宏程序；椭球面；轨迹方程；高等数学

TG659

一、加工工藝安排

1.加工中刀具轨迹采用Z向分层法切削；

2.为了避免刀具Z向切入工件里面时，刀具靠近轴心的主刀刃强力挤削而切削热急剧增高，致使主刀刃红硬性变差，刀具快速磨损，切削能力快速下降，导致刀杆摆动幅度增大，然而造成加工表面过切或者残余面积超出参数设定值，工件表面加工出较差的表面粗糙度。因此，采用球刀由下至上的分层切削法加工椭球面比较合理。

从理论上来讲，我们按以上加工方案及要求，采用宏程序编程在三轴数控加工中心或数控铣床上加工椭球面时在各平面内计算的球刀中心轨迹是等距线，可是目前大多数加工椭球面时在各平面内计算的球刀中心轨迹并非是等距线，而是椭圆长短轴分别加球刀半径后的所计算出椭圆近似椭圆的公式，如图2

如图中半椭球方程为： （z>0，a>b>c） 其中a、b、c分别为椭球的长轴、中轴、短轴对于等距线 ，很多宏程序中是采用参数方程为 （r为球刀半径， 为离心角角度变量增值）来计算椭圆的。实际上因为该等距线方程与原椭圆的轴长，刀具半径，离心角均有关，而此公式把球刀半径与椭球半径始终看作球刀中心与椭球中心之间的距离直线来计算椭圆的。可我们发现除了几个象限位置点之外，其余刀位点球刀中心与椭球中心之间并不等于球刀半径加椭球半径的距离直线了。所以这种近似代替在一定条件下会带来较大的形状误差。为此以下通过公式计算推导，求得新公式之后，再采用华中数控系统的编程指令格式进行编程加工彻底消除采用参数方程为 进行计算编程近似等距椭球面的形状误差。

二、数学计算

四、结束语

宏程序在数控铣削程序编制中的应用 第7篇

1环切

环切加工是利用已有精加工刀补程序, 通过修改刀具半径补偿值的方式, 控制刀具从内向外或从外向内, 一层一层去除工件余量, 直至完成零件加工。

编写环切加工程序, 需解决三个问题:

环切刀具半径补偿值的计算;环切刀补程序工步起点 (下刀点) 的确定;如何在程序中修改刀具半径补偿值。

1.1环切刀具半径补偿值的计算

确定环切刀具半径补偿值可按如下步骤进行:

(1) 确定刀具直径、走刀步距和精加工余量; (2) 确定半精加工和精加工刀补值; (3) 确定环切第一刀的刀具中心相对零件轮廓的位置 (第一刀刀补值) ; (4) 根据步距确定中间各刀刀补值。

示例:用环切方案加工图1-1零件内槽, 环切路线为从内向外。

环切刀补值确定过程如下:

(1) 根据内槽圆角半径R6, 选取φ12键槽铣刀, 精加工余量为0.5mm, 走刀步距取10mm; (2) 由刀具半径6, 可知精加工和半精加工的刀补半径分别为6和6.5mm; (3) 如图所示, 为保证第一刀的左右两条轨迹按步距要求重叠, 则两轨迹间距离等于步距, 则该刀刀补值=30-10/2=25mm。 (4) 根据步距确定中间各刀刀补值, 第二刀刀补值=25-10=15mm;第三刀刀补值=15-10=5, 该值小于半精加工刀补值, 说明此刀不需要。

由上述过程, 可知, 环切共需4刀, 刀补值分别为25、15、6.5、6mm。

1.2环切刀补程序工步起点 (下刀点) 的确定

对于封闭轮廓的刀补加工程序来说, 一般选择轮廓上凸出的角作为切削起点, 对内轮廓, 如没有这样的点, 也可以选取圆弧与直线的相切点, 以避免在轮廓上留下接刀痕。在确定切削起点后, 再在该点附近确定一个合适的点, 来完成刀补的建立与撤消, 这个专用于刀补建立与撤消的点就是刀补程序的工步起点, 一般情况下也是刀补程序的下刀点。

1.3在程序中修改刀具半径补偿值

在程序中修改刀具半径补偿值可采用如下方法:

(1) 在刀补表中设好环切每一刀的刀具半径补偿值, 然后在刀补程序中修改刀具补偿号。如示例1.1、1.2

(2) 直接用宏变量对刀补值赋值。如示例1.3

宏程序中的刀具半径补偿的使用方法说明:

程序中大家需要注意D101。很多人在刚接触宏编程时, 会将调用的半径量写成D[#101]。这样一来系统在调用半径补偿时, 调用的是#101这个变量的值作为系统寄存的刀具号来使用。比如#101当前的值为3, 系统3号所填的刀具半径为5, 则:

(1) 使用D[#101]时, 使用3号刀的半径值5作为补偿量; (2) 使用D101时, 将变量#101的值“3”作为补偿量。

1.4环切宏程序

当使用刀具半径补偿来完成环切时, 不管我们采用何种方式修改刀具半径补偿值, 由于受刀补建、撤的限制, 它们都存在走刀路线不够简洁, 空刀距离较长的问题。对于象图1-1所示的轮廓, 其刀具中心轨迹很好计算, 此时如用宏程序直接计算中心轨迹路线, 则可简化走刀路线, 缩短空刀距离。

如图1-2所示, 用#1、#2表示轮廓左右和上边界尺寸, 编程零点在R30圆心, 加工起始点放在轮廓右上角 (可削除接刀痕)

摘要：用宏变量表示刀具补偿号, 利用循环修改刀具补偿号, 通过编程实例介绍了宏程序用于轮廓的半精、精加工及粗加工的方法, 具有普遍意义。

关键词：宏程序,环切,刀补,宏变量

参考文献

[1]禹诚.数控车削加工中公式曲线宏程序编程模板在数控大赛中的应用.

梯形螺纹宏程序的数控仿真加工 第8篇

数控仿真加工是以计算机为平台在数控仿真加工软件的支持下进行的。当前国内较为流行的仿真软件有北京斐克VNUC、南京宇航Yhcnc、上海宇龙等数控加工仿真软件。这些软件一般都具有数控加工过程的三维显示和模拟真实机床的仿真操作功能。VNUC融合了三维实体造型与真实图形显示技术、虚拟现实技术,综合了机床、机械加工、软件开发等多学科技术,独立研发了实现动画效果的三维形体OpenGL开发类库,全面再现了机床加工操作细节,使仿真数控机床在开动和切削过程中,其音响、动画等功能的操作接近真实效果,实现了数控机床操作仿真、数控系统仿真、教学仿真等多种功能。该软件采用了虚拟控制器、机床本体、控制面板等,涵盖了国内外企业生产实践中使用的多种数控系统以及机床类型。系统支持所有G代码编程(包括宏程序、变量编程),包括循环、直线差补、圆弧差补、子程序调用、宏程序、变量编程等,最大限度地满足了不同用户的编程需求。

1 梯形螺纹程序设计

1.1 梯形螺纹工艺分析

采用数控车床加工梯形螺纹时,由于螺纹的牙型较深、槽宽和螺距较大,且切削余量和切削力均比较大,为避免车削热和切削阻力给加工带来的误差,因此采用低速切削方式。当工件较长时,为避免加工时产生更大的切削力而发生颤振,须采用“一夹一顶”的装夹方式。

数控车床上,通常用仿形刀具来加工梯形螺纹。该方法要求刀具刀尖宽度较宽以保证梯形螺纹的牙型,因此在加工过程中,致使刀具和工件的接触面积大,产生了较大的切削抗力,造成刀具和工件之间产生共振,加工后的零件表面总是出现振纹。如果用一把“尖刀”对梯形螺纹进行加工,减小与工件的接触面积,即可避免振纹的产生,于是采用常见的35°硬质合金外圆精车刀加工。由于刀尖角较小,使用精车刀加工45钢工件时,吃刀量必须采用较小的值,并且在整个加工过程中都需要浇注充分的切削液。整个加工切削过程用VNUC系统模拟仿真,检测是否有超程、干涉、过切、欠切等现象。

1.2 走刀路线设计

选用分层法车削梯形螺纹。分层切削法克服了传统加工方法中由于切削力太大而引起的“扎刀”和“崩刃”现象,有效地减小了刀具受力,使刀具单侧受力,工作稳定,不易扎刀或产生颤振;另外还可将梯形螺纹的切削进刀过程规律化,使操作者编制程序的思路更加清晰。其走刀过程是先设计一个外层循环,将螺纹总切削深度沿径向X分成若干层, 即每一层的螺旋槽加工完毕后再沿切深方向进刀,加工下一层,层层递进,进刀到最后螺纹底径处;然后设计内层循环,将同一切削层上整个槽宽沿Z向分为若干次进刀,刀具通过改变起点的位置向左偏移完成同一切削层上整个槽宽的切削加工。程序中根据梯形螺纹的牙型轨迹进行计算得到每一层的槽宽, 再把该槽宽分多次进刀完成。

1.3 程序设计过程

FANUC0i系统使用B类宏指令,允许用户使用宏变量、赋值、算数、逻辑运算及条件调用等,使得编制相同加工操作的程序更方便,即对相同加工操作的程序用条件限制而循环调用。本文以如图1所示梯形螺纹零件为例采用宏程序编制加工程序。

根据本文思路所编制的宏程序如下:

宏程序中#1为螺纹槽总切深;#2为槽宽的一半;#3为槽宽的另外一半;#4为每一切削层的槽宽;#5为每层切削深度;#6为梯形螺纹牙型角α。

2 仿真加工验证

2.1 搭建仿真环境

要实现程序在VNUC中的三维模拟仿真,首先需要根据机床搭建逼真的仿真环境。VNUC提供了选择机床和系统、刀具库、毛坯选定、夹具库、基准工具、参数设置等模块,使得操作者很方便地搭建一套完整形象的虚拟机床环境。

2.1.1 选择机床

打开VNUC数控仿真软件,进入VNUC主界面后,点选菜单栏 “选项/选择机床和系统”,进入如图 2所示选择机床与数控系统对话框,选择“卧式车床/FANUCOiMate-TC”系统,则出现控制操作面板,它与真实机床操作面板几乎一模一样。

2.1.2 安装工件

首先在菜单栏中选择“工艺流程/毛坯”,出现对话框,在该对话框中选择“新毛坯”,出现毛坯与夹具设置话框,按照对话框提示设置毛坯参数,选择夹具后确定,出现毛坯列表对话框;在毛坯列表中选择某毛坯并点选“安装此毛坯/确定”,出现调整毛坯位置对话框, 调整好毛坯在夹具中的位置后关闭即可。此时观察视图区可以见到工件毛坯被安装到夹具上,如图3所示。

2.1.3 安装刀具

在刀具库模块中可以对刀具、基准工具等进行建模,包括的类型有:车刀刀库、铣刀刀库、加工中心刀具库。在菜单栏中选择“工艺流程/车刀刀库”,出现图4所示刀具设置对话框,在此为所用各刀具选择刀具类型,设置刀具参数。根据加工工序要求,需要设定3把刀具,分别为主偏角93°外圆刀、切槽刀和主偏角为72.5°、刀尖角为35°的外圆精车刀。此时观察视图区可以见到各刀具“对号入座”,被安装到车床刀架上。

2.1.4 建立工件坐标系

打开主轴正转,工作方式选择手动,分别移动X轴、Z轴,平端面、车外圆对刀设置偏置值。试切一段外圆,1号刀具的对刀过程如下:刀具沿Z方向退离工件后,在菜单栏选择“工具/选项/测量”,测量出毛坯的试切直径值;在出现的参数设置界面中,点选软键“补正”,出现刀具偏置值设置或称补正界面;将光标移到“G 01”行X列,在命令行输入所测直径值,点软键“测量”,系统即可自动计算并显示出X方向刀具的补偿值,即完成了X方向刀具偏置值的设定;切削端面后,刀具沿X方向退离工件后,在界面将光标移到“G 01”行Z列,在命令行输入 “Z0”,点软键“测量”,即可完成了Z方向刀具偏置值的设定。刀具偏置设定界面如图5所示。

仿真环境搭建完毕,为使仿真效果逼真还可以打开参数设置菜单,进一步设置速度、声音以及三维背景等软件参数设置。

2.2 仿真加工验证

将写好的程序写在记事本,保存为txt格式的文件。在菜单栏选择“文件/加载NC代码文件”,出现浏览磁盘界面,寻找并双击找到的程序文件(此文件路径是个人设置的),该程序将自动出现在显示窗口中。完成调用程序、置零和对刀,设置好相对应的偏置量后,检查倍率和主轴转速按钮,最后开启循环启动按钮。此时可以看到虚拟仿真的过程图(见图6),并在加工过程中发现是否有超程、过切、欠切等现象,根据加工反馈的信息,及时做出相应调整。最终仿真加工完毕的零件如图7所示。

3 结语

要实现数控加工,虚拟仿真加工是一个关键的环节,结合工艺专家和技工的经验,通过利用数控系统宏变量编程手段,对梯形螺纹数控程序设计,有效地简化程序结构。VNUC切削仿真系统平台可以形象地实现数控加工仿真、验证、分析及程序优化,同时也能通过仿真运行发现问题,有利于加工过程的控制和生产前的准备工作,软件仿真结果显示35°刀具切削梯形螺纹效果较好,可以使用数控机床试切。

摘要：介绍了VNUC数控加工仿真软件的仿真加工过程。通过搭建数控车床模型、安装工件、安装刀具、载入程序文件等的仿真环境,尝试用35°硬质合金外圆精车刀加工梯形螺纹,并进行工艺分析与程序设计。利用VNUC软件支持的宏程序功能对梯形螺纹程序仿真并验证,加工的螺纹效果很好。

关键词：VNUC,35°外圆精车刀,梯形螺纹

参考文献

[1]陈颖,韩加好.基于宏指令的梯形螺纹通用数控加工程序编制[J].工具技术,2008(3):56-68.

[2]魏平,耿慧莲.基于VERICUT数控车削梯形螺纹宏程序设计[J].工具技术,2010(2):80-82.

[3]蔚刚,张秀芬.VNUC数控加工仿真方法及其教学应用研究[J].内江科技,2010(7):37-38.

数控车床宏程序运用的探索 第9篇

随着数控机床加工技术的快速发展, 在数控车床加工中会经常遇到如椭圆、抛物线、双曲线等曲线轮廓回转体的加工, 用常规的数控编程指令, 需要计算每个节点的坐标值, 不仅数学计算量大、加工精度差、编程复杂, 而且容易出错、降低生产效率, 若采用CAXA/Master CAM软件自动编程, 也需要大量时间来建模和数据处理, 出现程序传输速度慢、空刀多、浪费时间、精度控制难等弊端。目前, 数控车床的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能, 而且有了扩展数控功能的宏程序加工手段, 曲线轮廓零件的加工可以用宏程序, 方便快捷。宏程序在数控车床加工中的运用很广泛, 理解掌握它有一定的规律可以遵循, 它有一定的编程模式, 对于初学者, 数控车床宏程序的学习要了解这个规律, 尤其要精读几个有代表性的宏程序加工实例, 在此基础上进行模仿, 从而能够以此类推, 达到独立编制宏程序的目的, 收到较好的加工效果。

所谓宏程序, 将一组命令所构成的功能, 像子程序一样事先存入存储器中, 用一个命令代表, 执行时只需写出这个代表命令, 就可以执行其功能。这一组命令称为用户宏程序。用户宏程序按功能分有A和B两种类型, A类宏程序是以G65 H××P#××Q#××R#××的格式输入的;而B类宏程序则以直接的公式和语言输入, 和C语言很相似, 在数控车床加工中应用广泛。我们先从B类宏程序的使用技巧入门。

宏程序属于高级语言编程范畴, 它在程序主体中使用变量, 对变量进行赋值, 变量之间可以进行函数运算、逻辑判断和跳转等。尤其是同一类中的相似零件, 只需运用宏程序指令对该组中某一零件进行编程, 每次只改变其中变量的赋值, 就可以加工这类零件中的其他零件。以下三个方面是B类宏程序的使用规律, 仅供参考。

1 数控车床宏程序的编程方案设计

(1) 确定自变量。通过工件轴线纵剖面的非圆函数曲线轮廓中的Z和X坐标都可以被确定为自变量, 一般情况下会选择起点和终点坐标容易得出的而且便于编程的一个变量坐标作为自变量, 还要考虑尽可能用一个函数表达式书写整段要加工的曲线轮廓, 也就是尽量避免出现分段函数。

(2) 精确计算自变量始点和终点的坐标值 (注意正负号) 。必须明确要加工的轮廓是弧内侧或弧外侧, 哪个部分;该坐标值是标准曲线自身的坐标系, 而非工件坐标系;其始点坐标是曲线轮廓加工开始点的自变量坐标值, 终点坐标为曲线轮廓加工结束点的自变量坐标值。

(3) 依据数学表达式, 确定另一个变量相对于自变量的函数表达式 (用数控系统宏程序的符号、格式编写) 。

(4) 确定加工曲线自身坐标系的原点相对于工件坐标系原点的坐标偏移量 (注意正负号) 。

(5) 分析从始点到终点两个变量 (自变量和函数) 各自的变化规律, 依据加工精度要求确定自变量的变化步距。

(6) 选择并确定循环语句格式。

2 非圆曲线轮廓加工宏程序的编程模板

在数控车床曲线轮廓加工中椭圆的例子较多, 就以椭圆轮廓加工为代表分析宏程序加工编程过程。如图1所示, XOZ表示工件坐标系, 即编程坐标系, X1O1Z1表示标准椭圆曲线坐标系。编写宏程序时还应注意以下几点:

(1) 工件的精度与编程时所选择的插补步进距离有关, 步距值越小, 加工精度越高, 但会造成数控系统计算工作量加大, 降低进给速度, 即降低加工效率, 在满足技术要求前提下, 尽可能增大步距。

(2) 宏程序具有通用性, 只需改变相应变量的赋值, 如, 椭圆两个半轴的赋值、坐标偏移距离赋值等, 就可以加工同类零件。

(3) 可以采用IF......GO TO或WHILE......Dom......ENDm其中的任一中循环形式, 但两种循环自变量、书写形式有较大差别, 编写后效果相同。宏程序编制表如表1, 坐标系关系图如图1。

常数说明:

a椭圆X方向半轴值;

b椭圆Z方向半轴值;

Xa椭圆标准曲线坐标系原点O1到编程坐标系中心O的X向距离;

Zb椭圆标准曲线坐标系原点O1到编程坐标系中心O的Z向距离;

A点为椭圆曲线段加工的起始点, 该点的Z1坐标Az1为自变量的初始值;

B点为椭圆曲线段加工的终止点, 该点的Z1坐标Bz1为自变量的终止值。

注:设#1为椭圆曲线段上的自变量Z;#2为椭圆曲线段上的函数变量X。

3 椭圆曲线轮廓宏程序加工的应用实例

依据上面的椭圆曲线宏程序模板, 可以方便准确实现同类曲线轮廓的编程与加工。如图2所示工件椭圆轮廓, 棒料直径:Φ60 mm, 在工件右端面建立编程坐标系XOZ。

在X1O1Z1坐标系中, A点标准方程下的坐标值 (-25.35, 8) , B点标准方程下的坐标值 (-18, -25.98) 。加工程序参考表如表2, 加工零件图如图2。

4 总结

只要建立曲线宏程序模板, 编程时只是改变参数而已, 注意参数值的正负和变化特点, 依据模板的格式, 用上G71或G73指令, 写出具体实例所需要的程序, 模拟加工无误后真实加工即可。

摘要：分析宏程序的构成规律, 制定其设计方案, 建立曲线段回转体宏程序加工模板, 设置好参数于模板中, 加工出相应精度要求的曲线段回转体工件。

用系统变量手工编制数控铣削宏程序 第10篇

在手工编制数控铣削程序时，很多人对宏程序望而却步，产生了畏惧心理，因而在遇到编制圆角、直角、圆及非圆曲线球程序时，只得放弃，甚是可惜。笔者通过手工编程、输入加工、实测验证，归纳总结出用系统变量#13001编制数控铣削宏程序的技巧，它适用于编制一般的具有参数方程的非圆曲线、倒圆角、倒直角数控铣削程序的场合，从而基本解决了数控铣削中的宏程序手工编制问题。

二、方法与技巧

（一）非圆曲线、圆角、直角的标准方程。

通常非圆曲线是指椭圆、双曲线、抛物线及一般曲线(圆或者直线)，在数学上它们都有其标准方程，在数控铣削加工过程中通常采用参数方程式进行编程。

椭圆的参数方程：x=acosα，y=bsinα

双曲线的参数方程：x=asecα，y=btanα

抛物线参数方程的一种形式：x=2pt2, y=2pt

圆的参数方程：x=rcosα，y=rsinα

直线的参数方程：x=x0+tcosα，y=y0+tsinα

根据笛卡尔右手定则，在数控铣床上平面主要是X0Y平面上加工工件，所以上述公式主要以X、Y、α、t作为变量，其中a、b、r是常数。

（二）宏变量中的系统变量#13001的介绍。

在FANUC 0i系统中，系统提供的参数可以实现刀补功能。使用系统参数不仅可以传递固定值，还可以传递变量值。下面介绍参数表示的含义：

#13001相当于D01，#13002相当于D02，依次类推。

例如：#13001=6.0，表示将刀补值6.0输入到刀补D01中;#13001=5.0SIN[#1]，表示将变量值5.0SIN[#1]输入到刀补D01中。

（三）用系统变量#13001编写宏程序的一般步骤。

用系统变量手工编制数控铣削宏程序的一般步骤如下：

1. 找到加工图纸中圆角、直角、球类的轨迹，确定曲线类型，找到或者求出曲线的参数方程。

2. 确定系统变量#13001刀补所对应的参数计算值，求出#13001的值，一般采用变量式来表示该值，假设刀具直径为Φ10，加工下图所示直角。

#13001中的值=刀具直径值-(倒角边长-每次Z方向变化值所对应的X变化值)，假设变量#1代表Z方向的变化值，由于该倒角是45度角，X方向的变化值等于#1tan45°，因此得出#13001=5-(2-#1)，通常由于#1值取为负，故#13001=10-(2-(-#1))。

3. 设定宏变量，对于上述直角只需要设定Z方向变化宏变量#1，当然对于圆角而言，采用参数方程就需要设定角度变化宏变量，我们在下面举例中详细介绍变量的设定。

4. 应用数控系统中的宏程序指令，开始时写出宏程序判定条件表达式，进行直线插补，然后设定宏变量，通过计算对#13001进行补正并进行轮廓加工，最后写出宏程序结束指令。

（四）编程实例。

下面以FANUC-0i Mate Mc数控系统为例，进一步来说明#13001手工编制数控铣削宏程序的方法和技巧。

例一：编制上图所示倒角的加工程序。

上述两个例子中加工的主要以直角为主，最后通过实例对复杂曲线，例如椭圆球进行加工举例。

例二：编制下图所示椭圆球的加工程序。

三、结语

以上的方法和技巧是针对数控铣床宏B编程中对直角、圆角及椭圆和球类的加工而言，实际中还会遇到双曲线、抛物线等方程的情况，用以上方法先转换参数方程，再采用#13001系统变量进行刀具半径补偿的方法和技巧，这样数控铣床上宏程序编制问题基本上就能迎刃而解。

摘要：本文介绍了数控铣削加工过程中直角、圆角、圆球及非圆曲线球的标准方程, 通过系统变量#13001来简化铣削宏程序B的编制, 给出手工编程的一般步骤, 并进行了实例编程。

关键词：数控铣削,方法与技巧,宏程序,方法与技巧

参考文献

椭球方程在宏程序中的应用 第11篇

关键词：椭球面方程；参数方程；宏程序；FANUC 0i系统；加工程序 文献标识码：A

中图分类号：TP311 文章编号：1009-2374（2016）15-0049-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.023

第四十九工程处隶属于中国中煤能源集团公司中煤第一建设有限公司，公司拥有矿山工程施工总承包特级资质，主要业务涉及大中型矿山建设、煤炭生产、采掘运营、机电安装、房屋建筑、装饰装修、爆破拆除、桥涵桩基、钢结构及大型土石方工程。四十九处施工足迹遍及国内20多个省区，先后参与多个大型煤炭基地建设，完成各类矿山工程百余项，创造出一系列行业施工纪录。

当今我们处在信息时代，为了更好地提高技术交流及行政管理的效率，利用网络通讯及网络办公应用系统，建立一个安全、可靠、高效的办公自动化及信息管理平台，是不可回避的一项重要工作。本文所述内容用以满足流动性较大的施工项目部与其上级企业管理部门日常办公业务需求。

1 网络拓扑的选型

煤炭施工企业管理部门是固定办公场所，但是施工项目部则流动性较大，各项目部与基地地域相距较远，已超出局域网范畴。为了搭建网络平台，网络拓扑应按星型结构设计，即在企业固定办公场所设立中心服务器，接入高速光纤网络，各个项目部通过互联网访问企业中心服务器从而进行数据信息共享与交流。网络拓扑图如图1所示。

2 施工项目部的网络情况

项目部为终端用户，建立与基地管理中心联系的首要条件是接入互联网，但煤炭施工企业下属项目部的工地常处于偏远地区，工期长短不一，网络环境有好有坏。项目部因处地不同接入互联网的方式也各有不同，结合我处的施工项目部网络环境，一般分为以下三类：第一类为地处网络发达省市的施工项目部可以通过宽带或光纤接入运营商网络；第二类为地处偏僻、网络不发达的施工项目部无法接入网络运营商，但可以从生产矿（甲方）的网络中引出一条线路接入局域网，这种情况往往网速与带宽受甲方的限制，网络不稳定；第三类为地处山区或人员稀少区域的施工项目部，只有通过3G网络来维持必要通信。面对这种情况，对搭建一个办公自动化平台提出比较苛刻的要求。

3 网络选型为B/S（浏览器/服务器）架构

传统的办公自动化系统和大型MIS系统必须基于稳定及高带宽的网络，采用C/S（Client/Server客户端/服务器）结构，需稳定及高速的网络环境，局域网或广域网。而我们施工项目部的网络状况良莠不齐，按照木桶原理，要搭建这个平台，首先要满足以3G网络为基础及使用智能手机为客户端的最低要求，所以C/S架构目前暂不实用。

B/S（Browser/Server浏览器/服务器）结构是对C/S结构的一种变化或者改进的结构。随着Internet技术的兴起，在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，主要是利用了不断成熟的WWW浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言（VBScript、JavaScript……）和ActiveX技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，最大限度地节约了网络带宽，即使在无宽带网络或其他网络接入的项目部，使用3G网络也完全满足日常办公需求。并且B/S（浏览器/服务器）结构还支持多种智能手机系统的浏览器（如UC浏览器）访问WWW服务器，因此B/S（浏览器/服务器）结构理所当然成为首选。

4 网络与办公平台的建立

解决客户端网络接入的这个大难题后，第二核心问题就是办公平台的选择，必须要满足在3G网络的环境下进行网络办公与数据传递。经过层层筛选，选定一款Office Anywhere的办公软件（即OA办公系统）。

此OA办公系统采用领先的B/S操作方式，使得网络办公不受地域限制。Office Anywhere采用基于WEB的企业计算，主HTTP服务器采用了世界上最先进的Apache服务器，性能稳定可靠，数据访问对带宽要求较低。数据存取集中控制，避免了数据泄漏的可能。提供数据备份工具，保护系统数据安全。多级的权限控制，完善的密码验证与登录验证机制更加强了系统安全性。中心服务器搭设简单，运行稳定，含有丰富的功能应用、行政管理以及公文流程等模块。我们以手机客户端上网为基本要求，在服务器端开通了“公告通知”“实时新闻”“内部邮件”“网络硬盘”“个人文件柜”“倒计时牌”“技术交流”“在线培训”等模块功能。

系统用户可以使用3G手机随时随地登陆办公平台，查看企业公告、新闻与邮件，与千里之外的同事进行信息交流与共享。经常出差的用户在高速路上或火车上都可以用手机登陆平台，进行移动办公或公文处理。这套系统不需要借助第三方服务器，数据仅通过企业自己的服务器进行传递更加安全可靠。

为了方便移动用户或网速慢的用户快速访问图片新闻，管理员对上传服务器的图片文件进行编辑，在满足分辨率的前提下，最大限度的压缩文件容量，方便3G用户的快速访问，减少流量支出。

5 中心网络的拓扑结构

由于企业基地办公楼处于城市中心、网络发达。企业接入50M光纤网络，申请并注册固定IP地址，方便位于异地的施工项目部快速访问。网络拓扑图如图2所示：

本拓扑结构以基地为中心，各个项目部为最终客户端。企业中心网络设立OA服务器，这样一来，不管是项目部还是用户，只要使用3G手机在哪里都可随时随地地进行数据交流与访问。

6 OA办公平台搭建后的应用成果

在传统的手工办公的情况下，文档的检索与交流存在非常大的难度。OA办公自动化系统使各种文档实现电子化，通过电子文件柜及网络硬盘等形式实现文档的保管与共享，按权限进行管理使用。企业建立OA办公自动化系统以后，对于新入职员工，只要管理员给他注册一个身份文件、一个口令，他自己上网就能看到符合他身份权限范围内的企业内部积累下来的各种知识，这样就减少了很多培训环节。而移动办公的便捷性不仅方便了偏远地区的施工项目部，还方便了领导出差过程中对企业的动态管理。

截至目前，OA网络办公系统运行使用良好，在信息传递及文件共享上实现了实时访问。分布在各省的施工项目部之间以及各个项目部与企业管理部门之间大大缩短了信息发布和接收的时间，提高了工作效率。

当Android、iOS等专为移动端打造的操作系统在逐渐完善的同时，也使得OA系统蔓延到了新的应用操作端。尤其随着3G、4G网络的逐渐普及，通过移动端获取、交流和处理信息的企业用户规模逐步增长，移动办公的发展已经成为当前企业信息化市场上的热点之一。

作者简介：贾斌（1975-），男，河北邯郸人，供职于中煤第一建设有限公司，研究方向：信息网络管理。

宏程序在数控编程中的应用 第12篇

1 宏程序的基本概念

数控系统的控制软件一般包括以下几个模块:1) 初始化模块;2) 数据输入处理模块;3) 速度控制模块;4) 插补运算处理模块;5) 诊断模块;6) 系统管理模块。其中通过程序可以用插补运算处理模块设定包括轮廓起点和终点等数值密化点之间的坐标点, 控制软件根据插补算法得到数据密化的坐标数据, 按照逼近理想轨迹线的方式驱动刀具移动, 完成的全部零件加工。

宏程序包括两部份:1) 变量;2) 逻辑跳转或逻辑循环。在宏程序中, 可以将变量数值赋值给地址码, 通常是给坐标地址U、W或X、Z赋值。这样对于同类结构的零件, 虽然尺寸大小有所不同, 但编制的程序是同一个, 不同大小的零件只要为少数几个变量的参数重新赋值, 即可用来加工其它的零件。宏程序作为一个子程序进行保存, 先根据零件的尺寸, 在主程序中为变量对应的参数赋值, 然后就可以调用子程序进行加工。

变量一般有三种类型:1) 系统变量;2) 公共变量;3) 局部变量。系统中与当前运行有关的数据通过系统变量自动保存;在整个数控程序范围内都可以的数据通过公共变量保存;只能在当前子程序范围内使用的数据通过局部变量保存。一般情况下, 变量数值的保存可以通过使用赋值语句为变量赋值, 在系统面板上也可以直接输入。这样不需要对程序过多修改, 只需修改少数几个变量对应的数值, 可以把一个程序用于加工其它多个不同的工件。

逻辑循环或逻辑跳转可以通过设定某些条件使程序能够进行逻辑推理判断, 根据是否符合条件决定某些程序段的不执行或执行, 循环是需要退出还是继续下一个循环。对于重复加工, 数控程序除了一些参数的数值不同, 其它并不改变, 逻辑循环的使用大大减少程序的长度, 使程序易于阅读和维护。数控系统中变量的计算功能还可以完成插补运算。

2 宏程序的功能特点

宏程序能够实现赋值、计算、选择、循环以及跳转等操作, 在编程时具体的数值可以用变量替换, 变量之间的数值计算可以通过宏程序的循环指令和转移指令完成。所以, 宏程序具有的功能特点为:1) 在宏程序中加入变量和表达式, 使宏程序具有函数功能, 能够实时动态进行计算, 用于加工抛物线、椭圆、双曲线、三角函数曲线等非圆曲线;2) 对于尺寸不同但图形一样的系列零件加工, 可以用宏程序完成;3) 对于位置不同而工艺路径一样的系列零件加工, 适用于宏程序;4) 宏程序的决策能力能够根据条件, 执行程序中的某些部分;5) 宏程序能够简化编程, 适用于编制复杂零件的数控程序。

3 宏程序的编制步骤

宏程序的编制按以下步骤进行。

1) 确定自变量。对于非圆曲线的自变量, 可以选择X坐标、Z坐标, 并且要考虑到能够将函数表达式在宏程序中简便地列出;

2) 确定自变量范围, 由起点坐标值和终点坐标值决定。起点和终点的坐标值都是相对于非圆曲线自身坐标系, 将起点的坐标作为自变量的初始值, 将终点的坐标作为自变量的终止值;

3) 函数变换, 求出因变量宏的显式函数表达式;

4) 确定工件轮廓曲线函数表达式的坐标系原点与工件坐标系原点之间的相对偏移量;

5) 计算非圆曲线上各点相对于在工件坐标系的坐标值X, 此时宏变量的正负号要进行判别。在工件坐标系中, 工件轮廓曲线用函数表达式表示, 其坐标原点作为原点, 分别绘制与工件轮廓曲线坐标系对应的X′轴和Z′轴, Z′坐标轴作为正轮廓和负轮廓的分界线, X′轴正方向是编程正轮廓, X′轴负方向是编程负轮廓。

4 宏程序应用

如图1, 毛坯是45号钢, 尺寸为Ф30mm×80mm。编程原点在右端面的回转中心处, 编程坐标系 (14.15, -22) 是椭圆原点, 椭圆轮廓位于零件中间。

用标准方程表示椭圆, X轴是短半轴, 长10mm, Z轴是长半轴, 长20mm。椭圆轮廓的起点位于零件中间部位, 起点坐标 (10, 14) , 终点坐标 (10, -14) , 可知Z的值在 (-14~14) 范围内变化。将Z坐标作为初始变量, 用椭圆的标准方程表达椭圆上各点的坐标。Z=14是椭圆的起点坐标, 变量#1的表达式为#1=0.5*SQRT[204], 用于设定X值;在工件坐标系中, X=[17.5-#1]*2, 是起点坐标, 可以用变量#2表示, 即, #2=[17.5-#1]*2, 则可以用 (#2, -8) 表示椭圆的起点坐标, 椭圆曲线上点的Z、X值用变量#3和#4表示。

椭圆轮廓程序段如下所示:

5 结论

在数控车削加工中, 宏程序通过变量、算术、逻辑运算和循环语句等方法, 能够编制非圆曲线类零件的加工程序, 变量编程方式使应用对象的灵活性增加, 使宏程序具有通用性。

参考文献

[1]刘耀林.椭圆宏程序编制方法与应用研究[J].制造业自动化, 2009 (7) .

[2]王西建.宏程序在非圆曲线轮廓车削加工中的应用[J].组合机床与自动化加工技术, 2013 (7) .