基于FANUC系统的数控车床宏程序编制

戴超

摘 要：本文对数控车床宏程序的应用进行简单的介绍，并通过编程案例阐述数控车床宏程序的编制内容，其中包括变量的应用、编程格式、技巧等，展现宏程序在非圆曲线加工中所起到的效果。

关键词：FANUC系统 数控车床 宏程序编制

前言

随着科技水平的提高，数控技术得到长足的进步，目前数控机床已然是机械加工中不可替代的设备，尤其数控车床更是得到广泛的应用。普通的数控车床只能进行直线和圆弧的加工，对于非圆曲线零件的加工，需要利用CAM软件进行编程才能完成。现阶段的CAM软件具有使用费用高、产生程序多的特点，不仅提高了采购成本，还影响了编程的效果。因此编程人员应加强对宏程序的掌握，以提高零件加工效率。

1.宏程序简介

宏程序是一种提高数控车床性能的特殊功能，是能运用变量的一种程序，其主要用于加工椭圆、抛物线、双曲线、SIN曲线等非圆曲线[1]。宏程序的主要特点在于利用变量之间变化的关系，并拟合小段直线，从而实现非圆曲线零件的加工。相比其他普通程序，宏程序具有许多优势，如可以运用变量并赋值，可以对变量变化关系进行运算，可以跳转程序等。而这些功能都是其他普通程序所不具备的[2]。

数控系统通常都有A类和B类两种用户宏程序。A类宏程序对于各种逻辑关系和数学运算的表达都需要通过G65格式指令进行，不仅直观性差，且难以读取。而B类宏程序可以直接输入语言和公式来完成所有的操作，简单方便，所以其应用极为广泛。

2.宏程序的编制

（1）非圆曲线的常见参数方程介绍

椭圆曲线的标准方程为x2/b2+z2/a2=1，其中参数x的方程式为x=b*sinθ，参数z的方程式为z=a*cosθ；双曲线的标准方程为x2/b2-z2/a2，，参数x的方程式为x=a*secθ，参数z的方程式为z=b*tanθ；抛物线的标准方程为x=az2或z=ax2。

（2）编程步骤

定义自变量。一般情况下，宏程序中存在应变量和自变量两种变量，当自变量值发生变化时，应变量也会随之发生变化。在定义自变量前，应先赋予该变量所要表达的意义，同时自变量的确定还需考虑到计算的方便性。

变量间关系的确定。完成自变量定义后，可以使用方程式，对应变量和自变量的关系进行推导，以得出应变量的表达式。

执行语句。即通过G01指令执行应变量推算出X和Z相应的表达式，需要注意执行语句的编写过程，必须依据工件坐标系中非圆曲线中心的位置来做出相应的偏移。

改变自变量。每个自变量在宏程序中都应与一个应变量值相对应，如果需要对某段曲线进行加工，就必须持续改变自变量来完成。当自变量发生改变时，应通过加工精度以及自变量表达的意义来确定步距的大小。

确定判断语句。确定判断语句需要依据非曲线的终点，而确定其位置则需要依据所运用的跳转语句。如虹程序的最后一般为IF语句；应变量的表达式前一般为WHILE语句。在判断语句的编写过程中，必须要清楚该判断语句是否存在曲线终点，另外，在坐标已经明确的状态下，尽可能用G01在宏程序的前后编写出非曲线的始、终坐标。

（3）检验

宏程序编写完成后，编程人员通常都会对计算的正确性和程序的语法进行检查，根据系统的编程说明书规划语法的格式。确定变量间换算和偏移是否正确，可以通过带入曲线上的几个特殊点或起点、终点的值来判断[3]。

3.编程实例

基于FANUC系统编写下图的椭圆方程，根据图中显示，已知长轴为40，短轴为26，得出该椭圆的标准方程为x2/132+z2/202=1。

——

N1 G00 X0；

G01 Z0 F80；已知椭圆的起点，通过G01写出该起点的坐标；

1=20；定义自变量Z，以及将椭圆中心与其最右端点之间的距离确定为初始值；

N10 2=13*SQRT[400-1*1]/20；进行计算，X用包含Z自变量的表达式表示，并用2为定义名；

G01 X[2*2] Z[1]-20 F100；确定执行语句，由于坐标系中椭圆的中心位置在（0，-20）上，所以应减20，从而使椭圆中心与工件坐标系重合；

1=1-0.5；叠加自变量，促使X、Z值发生变化，从而对椭圆线段进行加工；

IF[1 LE 1] GOTO；在图中椭圆Z方向显示的终点尺寸为-19，以变化计算为依据，得出判断语句；

G01 X36 Z-29；

——

进行检验时，将（0，0）和（26，-20）两点代入，可以检验变量前偏移和换算的正确性。

结语

宏程序的运用过程中，需要注意几点事项，首先，应明确地认识要加工的零件，其次，对机床的全部基本功能应能熟练掌握，能通过图中显示的条件，选定非圆曲线的方程，最后对宏程序的编程格式、编程原理以及变量应用应能熟练掌握。宏程序具有增强数控机床性能的特殊功能，通过巧妙地应用宏程序来加工非圆曲线以及相类似的零件，可以取得显著的效果。

参考文献

[1]吴亚兰，李庆.基于FANUC系统的数控车床宏程序编制[J].科技信息，2012，06：257-258.

[2]张国全，于洪峰.FANUC 0i型数控车床应用宏程序加工高斯曲线[J].CAD/CAM与制造业信息化，2012，11：65-66.

[3]张洪涛.基于FANUC系统的数控车床PMC程序设计[J].电气自动化，2015，06：84-86.