宏程序在数控铣削加工编程中的应用精编版.docx

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宏程序在数控铣削加工编程中的应用精编版

国家职业资格全省统一鉴定

加工中心操作工论文

（国家职业资格二级）

论文题目：

宏程序在数控铣削加工编程中的应用

姓名：

祁硕硕

身份证号：

320308************

准考证号：

055

所在省市：

江苏省徐州市

所在单位：

江苏省徐州技师学院

宏程序在数控铣削加工编程中的应用

祁硕硕

江苏省徐州技师学院

摘要：

随着时代的发展,数控加工技术已经广泛应用于机械制造行业的方方面面。

在使用数控设备时,手工编程是现场解决问题的主要方式，它具有操作简单、调整方便、效率高等特点。

但是在加工相对复杂的零件时,简单的G代码编程满足不了实际生产需求,如利用CAD/CAM软件编程,则又比较繁琐,程序占用内存较大,且每次改动都必须重新生成程序,可读性差。

此时若利用宏程序编程则可以解决这一问题,它具有程序简化、灵活等特点,所以在实际生产中掌握宏程序的编程方法已是操作者应掌握的技能。

关键词：

数控加工数控编程宏程序变量

1引言

在数控加工中，数控机床能否发挥作用，关键在于程序的编制，而巧用宏程序可以提高编程效率，达到事半功倍的效果。

本文就宏程序在数控铣削加工中应用为例，归纳应用宏程序解决复杂零件廓表面的数控加工编程技巧。

2宏程序介绍

宏程序（Macroprogram）是以变量的组合，通过各种算术和逻辑运算、转移和循环等命令，而编制的一种可以灵活运用的程序，只要改变变量的值，即可以完成不同的加工和操作。

宏程序可以简化程序的编制，提高工作效率。

宏程序可以像子程序一样用一个简单的指令调用。

所谓的宏程序是指一组以子程序的形式存在并带有变量的程序。

分为A.B两种，一般地，在一些较老的FANUC系统（如FANUC-OMD）中采用A类宏程序，而在较为先进的系统（如FANUC-Oi）中采用B类宏程序。

2.1变量

普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离，例如：

G01和X100。

使用宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。

当用变量时，变量值可用程序或用MDI面板上的操作进行改变。

在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址，为了使程序更具有通性并更加灵活，在宏程序中设置了变量。

2.1.1变量表示

计算机允许使用变量名，宏程序的变量需要用变量符号“#”和后面的变量号指定。

形式为#I（I=1、2、3…）例如：

#5、#101、#501、#[#1+#2-12]。

2.1.2变量的类型

变量根据变量号可以分成3种类型，如表1所示。

表1根据变量号所分的3种变量类型

变量名

变量类型

功能

#1-#33

局部变量

局部变量是一个在宏程序中存储数据的，例如：

运算结果。

当断电时，局部变量被初始化为空。

调用宏程序时，自变量对局部变量赋值。

#100-#149

#500-#549

公共变量

公共变量在不同的宏程序中的意义相同。

当断电时，变量#100-#149初始化为空。

变量#500-#549的数据保存，即使断电也不丢失。

由#后跟4位数字来定义

系统变量

系统变量指有固定用途的变量，它的值决定系统的动态。

用于读和写CNC运行时各种数据的变化。

2.1.3变量的引用

引用方式：

地址字后面指定变量号或表达式。

格式：

＜地址字＞#I、＜地址字＞-#I、＜地址字＞[＜表达式＞=。

例：

G01X#100Y-#101F#102;

当#100=100.0，#101=50.0，#103=80时。

上式即表示为

G01X100.0Y-50.0F80;

说明：

（1）变量不能使用地址O，N。

如O#1；N#3G01X0.0Y0.0。

（2）变量号所对应的变量，对每个地址来说，都有具体数值范围。

例：

#30=100时，则M#30是不允许的。

（3）变量值定义。

在程序中定义时可省略小数点，例：

#1=123，变量#1的实际值是123.000。

MDI键盘输入时必须输入小数点，小数点省略时，为机床的最小单位。

2.2算术运算和逻辑运算

2.2.1置换

#I=#j

2.2.2算术运算

加：

#I=#j+#k

减：

#I=#j-#k

乘：

#I=#j*#k

除：

#I=#j/#k

2.2.3逻辑运算

与：

#I=#JAND#k

或：

#I=#JOR#k

异：

#I=#JXOR#k

2.2.4函数

正弦：

#I=SIN[#j]

余弦：

#I=COS[#j]

正切：

#I=TAN[#j]

反正切：

#I=ATAN[#j]

平方根：

#I=SQRT[#j]

绝对值：

#I=ABS[#j]

下取整：

#I=FIX[#j]

上取整：

#I=FUP[#j]

四舍五入：

#I=ROUND[#j]等等

3宏程序编程的特点

尽管使用CAD/CAM软件编程已成为数控加工的主题，但手工编程还是基础，各种难点的解决还要手动编程，手工编程可以使用宏程序编程。

其应用特点是将有规律的形状用最短的程序表示出来，具有较好的可读性，修改方便，编写出的程序简洁、逻辑严密，机床执行起次类程序比CAD/CAM软件生成的程序更加快捷，反应更加迅速。

3.1宏程序具有灵活性、通用性和智能性

宏程序结合了机床功能和数控指令系统的特点，溶入了编程人员的智慧。

编程人员根据零件的几何信息建立相应的数学模型，采用模块化的程序设计思想进行编程，除了便于调用外，还使编程人员从繁琐的、大量的重复性工作中解脱出来，这是任何自动编程软件都不能达到的效果。

因为在自动编程软件中，当零件的几何参数改变时，都要重新建模，重新设置加工参数，重新生成数控程序。

3.2宏程序结构简单、阅读直观、存储方便

自动编程软件生成的程序少则上千行，多则上10万行，可读性差，存储容量大，一般的机床上的内存都存不下，只能用DNC方式进行在线加工。

但宏程序可以弥补这种不足，它结构严谨、分析方便、可读性好、短小精悍，任何合理的、优化的宏程序一般都少于60行，至多不过2KB的容量。

例如对于加工圆球编程来说，使用CAM软件编程，程序量庞大，加工参数不易修改等缺点，而宏程序则较好的把机床参数功能与编程语言结合起来，灵活的参数使用使机床性能更佳，给工作者更大的自由空间。

3.3宏程序加工精度高、加工效率高

自动编程软件生成的数控程序，是用“直线去逼近曲线曲面”，此必然存在计算误差、后置处理误差，就必然使加工精度受到影响，还存在大量的刀具路径重复现象，使加工效率下降。

宏程序能直接调用数控系统的圆弧插补、螺旋插补等指令，能有效地控制刀具路径，具有运算速度快、加工效率高、加工精度高等特点。

另外宏程序基本包含了所有加工信息，而且简明、直观，通过简单的存储和调用就可以看出当时的加工状态，给周期性的生产者极大的便利。

4宏程序编程的意义

正是因为宏程序有以上特点，因此在实际生产过程中具有重要意义。

4.1减少编程时间、提高生产效率、降低生产成本

在现实生产中，零件生产一般都是大批量的，在保证加工质量的情况下，要求最大的是减少加工时间来提高生产效率。

4.2优化加工工艺

加工工艺的优化主要就是程序的优化，是一个反复调整、尝试的过程，这就要操作者能够非常方便地调整程序中的各项加工参数，只要其中任何一项发生，再智能的软件也要根据变化后的加工参数重新计算刀具轨迹，过程耗时费力烦琐，宏程序在这方面就有强大的优越性，操作者不需要改变程序本身，只需对各加工参数所对应的自变量赋值做出个别调整就可以将程序调整到最佳的状态，这就体现了宏程序的一个突出的优点。

4.3有规律的数学运算

机械零件的形状主要是由凸台、凹槽、圆孔、平面组成，很少包含不规则的复杂曲面，构成的几何因素由点、直线、圆弧。

所有这些都基于三角函数，而数学上都可以用三角函数表达式及参数方程加以表达，因此宏程序可以发挥其最大的作用。

5零件数控铣削宏程序编程实例

下面以FANUCoi数控系统为例，宏程序加工如图1所示椭圆凸台零件。

图1

图2

分析加工椭圆时，以角度α为自变量,则XY平面内,椭圆上各点坐标分别是（18cosα,24sinα）,坐标值随角度的变化而变化.对于椭圆的锥度加工,当刀具Z方向上每抬高δ时,长轴及短轴的半径将减小δ*TAN30°,因此高度方向上用抬高Z值作为自变量。

加工时,为避免精加工余量过大,先加工出长半轴为24,短半轴为18的椭圆柱,再加工椭圆锥。

其余思路与前球面的加工相同。

使用以下变量进行运算，如图2所示

#100

刀尖到椭圆台底平面的高度变量

#111

刀尖在工件坐标系中的Z坐标值变量

#101

短半轴半径变量

#102

长半轴半径变量

#103

角度变量

#104

刀尖在工件坐标系中X坐标值变量

#105

刀尖在工件坐标系中Y坐标值变量

程序如下:

O0012

主程序

G90G94G80G40G21G17

程序初始化

G91G28Z0.0;

G90G54

G90X40.0Y0.0

G43Z20.0H01

S600M033

G01Z0.0F200

M98P120L9

去余量;Z向分层切削,每次深2mm

G90G01Z20.0

G01X40.0Y0

M98P220

调用宏程序,加工椭圆锥台

G91G28Z0.0

M05

M30

去余量子程序

O120

G91G01Z-2.0

G90

#103=360

角度变量赋初值

N100#104=18.0*COS[#103]

X坐标值变量

#105=24.0*SIN[#103]

Y坐标值变量

G41G01X#104Y#105D01

#103=#103-1.0

角度每次增量为-1·

IF[#103GE0.0]GOTO100

如果角度大于0·，则返回执行循环

G40G01X40.0Y0

M99

加工椭圆锥台子程序

O220

#110=0

刀尖到底平面高度

#111=-18.0

刀尖Z坐标值

#101=18.0

短半轴半径

#102=24.0

长半轴半径

N200#103=360.0

角度变量

G01#111F100

N300#104=#101*COS[#103]

刀尖X坐标值

#105=#102SIN*[#103]

刀尖Y坐标值

G41G01X#104Y#105D01

#103=#103-1.0

IF[#103GE0.0]GOTO300

循环加工椭圆

G40G01X40.0Y0

#110=#110+0.1

#111=#111+0.1

刀尖Z坐标值

#101=18.0-#110*TAN[30.0]

短半轴半径变量

#102=24.0-#110*TAN[30.0]

长半轴半径变量

IF[#111LE0.0]GOTO200

循环加工椭圆锥台

M99

从上面椭圆宏程序可以看出，通过设定变量#103的数值大小，可满足椭圆加工精度要求，完整的加工出零件。

如果此零件若采用自动化编程的话则要用到计算机和CAD/CAM软件，先要画图，再制定加工参数，最后生成加工轨迹和后置处理生成G代码，整个过程相对烦琐。

由此可见，虽然自动化编程逐渐取代了手工编程，但宏程序简洁、方便的特点使之依然具有重要价值，我个人认为，宏程序的应用是手工编程中最大的亮点。

5注释

宏程序是数控加工必不可少的编程方法，只要我们掌握了宏程序的编程原理，就能解决实际加工中各种形状规则零件的加工。

尽管使用各种CAD/CAM软件来编制数控加工程序已成为主流，但是在手工编制中利用宏变量编程仍然是解决各种“疑难杂症”的主要方法。

当加工有规律形状和和尺寸不同的零件时，只需要赶边宏变量的数值，而不要对每