1、國家職業資格全省統一鑒定加工中心操作工論文（國家職業資格二級）論文題目：宏程序在數控銑削加工編程中的應用姓 名： 祁 碩 碩 身份證號： 準考證號： 055 所在省市： 江蘇省徐州市 所在單位： 江蘇省徐州技師學院 10宏程序在數控銑削加工編程中的應用祁碩碩江蘇省徐州技師學院摘 要：隨著時代的發展,數控加工技術已經廣泛應用于機械制造行業的方方面面。在使用數控設備時,手工編程是現場解決問題的主要方式，它具有操作簡單、調整方便、效率高等特點。但是在加工相對復雜的零件時,簡單的G代碼編程滿足不了實際生產需求,如利用CAD/CAM軟件編程,則又比較繁瑣,程序占用內存較大,且每次改動都必須重新生成程序,

2、可讀性差。此時若利用宏程序編程則可以解決這一問題,它具有程序簡化、靈活等特點,所以在實際生產中掌握宏程序的編程方法已是操作者應掌握的技能。關鍵詞： 數控加工 數控編程 宏程序 變量1 引言在數控加工中，數控機床能否發揮作用，關鍵在于程序的編制，而巧用宏程序可以提高編程效率，達到事半功倍的效果。本文就宏程序在數控銑削加工中應用為例，歸納應用宏程序解決復雜零件廓表面的數控加工編程技巧。2 宏程序介紹宏程序（Macroprogram）是以變量的組合，通過各種算術和邏輯運算、轉移和循環等命令，而編制的一種可以靈活運用的程序，只要改變變量的值，即可以完成不同的加工和操作。宏程序可以簡化程序的編制，提高工

3、作效率。宏程序可以像子程序一樣用一個簡單的指令調用。所謂的宏程序是指一組以子程序的形式存在并帶有變量的程序。分為A.B兩種，一般地，在一些較老的FANUC系統(如FANUC-OMD)中采用A類宏程序，而在較為先進的系統（如FANUC-Oi)中采用B類宏程序。2.1 變量普通加工程序直接用數值指定G代碼和移動距離，例如：G01和X100。使用宏程序時，數值可以直接指定或用變量指定。當用變量時，變量值可用程序或用MDI面板上的操作進行改變。在常規的主程序和子程序內，總是將一個具體的數值賦給一個地址，為了使程序更具有通性并更加靈活，在宏程序中設置了變量。 變量表示計算機允許使用變量名，宏程序的變量需

4、要用變量符號“#”和后面的變量號指定。形式為#I（I=1、2、3)例如：#5、#101、#501、#1+#2-12。 變量的類型變量根據變量號可以分成3種類型，如表1所示。表1 根據變量號所分的3種變量類型變量名變量類型功能#1-#33局部變量局部變量是一個在宏程序中存儲數據的，例如：運算結果。當斷電時，局部變量被初始化為空。調用宏程序時，自變量對局部變量賦值。#100-#149#500-#549公共變量公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100-#149初始化為空。變量#500-#549的數據保存，即使斷電也不丟失。由#后跟4位數字來定義系統變量系統變量指有固定用途的變量，它

5、的值決定系統的動態。用于讀和寫CNC運行時各種數據的變化。 變量的引用引用方式：地址字后面指定變量號或表達式。格式：地址字#I、地址字-#I、地址字表達式=。例：G01X#100Y-#101F#102;當#100=100.0，#101=50.0，#103=80時。上式即表示為G01X100.0Y-50.0F80;說明：（1）變量不能使用地址O，N。如O#1；N#3 G01 X0.0 Y0.0。（2）變量號所對應的變量，對每個地址來說，都有具體數值范圍。例：#30=100時，則M#30是不允許的。（3）變量值定義。在程序中定義時可省略小數點，例：#1=123，變量#1的實際值是123.000。M

6、DI鍵盤輸入時必須輸入小數點，小數點省略時，為機床的最小單位。2.2 算術運算和邏輯運算 置換#I=#j 算術運算加：#I=#j+#k減：#I=#j-#k乘：#I=#j*#k除：#I=#j/#k 邏輯運算與：#I=#J AND #k或：#I=#J OR #k異：#I=#J XOR #k2.2.4 函數正弦：#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絕對值：#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 宏程序編程的特點盡管使用CAD/CAM軟件編程已成為數控加工的主題

7、，但手工編程還是基礎，各種難點的解決還要手動編程，手工編程可以使用宏程序編程。其應用特點是將有規律的形狀用最短的程序表示出來，具有較好的可讀性，修改方便，編寫出的程序簡潔、邏輯嚴密，機床執行起次類程序比CAD/CAM軟件生成的程序更加快捷，反應更加迅速。3.1 宏程序具有靈活性、通用性和智能性宏程序結合了機床功能和數控指令系統的特點，溶入了編程人員的智慧。編程人員根據零件的幾何信息建立相應的數學模型，采用模塊化的程序設計思想進行編程，除了便于調用外，還使編程人員從繁瑣的、大量的重復性工作中解脫出來，這是任何自動編程軟件都不能達到的效果。因為在自動編程軟件中，當零件的幾何參數改變時，都要重新建模

8、，重新設置加工參數，重新生成數控程序。3.2 宏程序結構簡單、閱讀直觀、存儲方便自動編程軟件生成的程序少則上千行，多則上10萬行，可讀性差，存儲容量大，一般的機床上的內存都存不下，只能用DNC方式進行在線加工。但宏程序可以彌補這種不足，它結構嚴謹、分析方便、可讀性好、短小精悍，任何合理的、優化的宏程序一般都少于60行，至多不過2KB的容量。例如對于加工圓球編程來說，使用CAM軟件編程，程序量龐大，加工參數不易修改等缺點，而宏程序則較好的把機床參數功能與編程語言結合起來，靈活的參數使用使機床性能更佳，給工作者更大的自由空間。3.3 宏程序加工精度高、加工效率高 自動編程軟件生成的數控程序，是用“

9、直線去逼近曲線曲面”，此必然存在計算誤差、后置處理誤差，就必然使加工精度受到影響，還存在大量的刀具路徑重復現象，使加工效率下降。宏程序能直接調用數控系統的圓弧插補、螺旋插補等指令，能有效地控制刀具路徑，具有運算速度快、加工效率高、加工精度高等特點。另外宏程序基本包含了所有加工信息，而且簡明、直觀，通過簡單的存儲和調用就可以看出當時的加工狀態，給周期性的生產者極大的便利。4 宏程序編程的意義 正是因為宏程序有以上特點，因此在實際生產過程中具有重要意義。4.1減少編程時間、提高生產效率、降低生產成本 在現實生產中，零件生產一般都是大批量的，在保證加工質量的情況下，要求最大的是減少加工時間來提高生產

10、效率。4.2優化加工工藝 加工工藝的優化主要就是程序的優化，是一個反復調整、嘗試的過程，這就要操作者能夠非常方便地調整程序中的各項加工參數，只要其中任何一項發生，再智能的軟件也要根據變化后的加工參數重新計算刀具軌跡，過程耗時費力煩瑣，宏程序在這方面就有強大的優越性，操作者不需要改變程序本身，只需對各加工參數所對應的自變量賦值做出個別調整就可以將程序調整到最佳的狀態，這就體現了宏程序的一個突出的優點。4.3有規律的數學運算機械零件的形狀主要是由凸臺、凹槽、圓孔、平面組成，很少包含不規則的復雜曲面，構成的幾何因素由點、直線、圓弧。所有這些都基于三角函數，而數學上都可以用三角函數表達式及參數方程加以

11、表達，因此宏程序可以發揮其最大的作用。5零件數控銑削宏程序編程實例下面以FANUC oi數控系統為例，宏程序加工如圖1所示橢圓凸臺零件。 圖1 圖2 分析 加工橢圓時，以角度為自變量,則XY平面內,橢圓上各點坐標分別是(18cos,24sin),坐標值隨角度的變化而變化.對于橢圓的錐度加工,當刀具Z方向上每抬高時,長軸及短軸的半徑將減小*TAN30°,因此高度方向上用抬高Z值作為自變量。加工時,為避免精加工余量過大,先加工出長半軸為24,短半軸為18的橢圓柱,再加工橢圓錐。其余思路與前球面的加工相同。使用以下變量進行運算，如圖2所示#100刀尖到橢圓臺底平面的高度變量#111刀尖在工

12、件坐標系中的Z坐標值變量#101短半軸半徑變量#102長半軸半徑變量#103角度變量#104刀尖在工件坐標系中X坐標值變量#105刀尖在工件坐標系中Y坐標值變量程序如下:O0012主程序G90G94G80G40G21G17程序初始化G91G28Z0.0;G90G54G43Z20.0H01S600M033G01Z0.0F200M98P120L9去余量;Z向分層切削,每次深2mmG90G01Z20.0G01X40.0Y0M98P220調用宏程序,加工橢圓錐臺G91G28Z0.0M05M30去余量子程序O120G91G01Z-2.0G90#103=360角度變量賦初值N100#104=18.0*CO

13、S#103X坐標值變量#105=24.0*SIN#103Y坐標值變量G41G01X#104Y#105D01#103=#103-1.0角度每次增量為-1·IF#103GE0.0GOTO100如果角度大于0·，則返回執行循環G40G01X40.0Y0M99加工橢圓錐臺子程序O220#110=0刀尖到底平面高度#111=-18.0刀尖Z坐標值#101=18.0短半軸半徑#102=24.0長半軸半徑N200#103=360.0角度變量G01#111F100N300#104=#101*COS#103刀尖X坐標值#105=#102SIN*#103刀尖Y坐標值G41G01X#104Y#1

14、05D01#103=#103-1.0IF#103GE0.0GOTO300循環加工橢圓G40G01X40.0Y0#110=#110+0.1#111=#111+0.1刀尖Z坐標值#101=18.0-#110*TAN30.0短半軸半徑變量#102=24.0-#110*TAN30.0長半軸半徑變量IF#111LE0.0GOTO200循環加工橢圓錐臺M99從上面橢圓宏程序可以看出，通過設定變量#103的數值大小，可滿足橢圓加工精度要求，完整的加工出零件。如果此零件若采用自動化編程的話則要用到計算機和CAD/CAM軟件，先要畫圖，再制定加工參數，最后生成加工軌跡和后置處理生成G代碼，整個過程相對煩瑣。由此可見，雖然自動化編程逐漸取代了手工編程，但宏程序簡潔、方便的特點使之依然具有重要價值，我個人認為，宏程序的應用是手工編程中最大的亮點。5注釋宏程序是數控加工必不可少的編程方法，只要我們掌握了宏程序的編程原理，就能解決實際加工中各種形狀規則零件的加工 。盡管使用各種CAD/CAM軟件來編制數控加工程序已成為主流，但是在手工編制中利用宏變量編程仍然是解決各種“疑