基于FANUC系統(tǒng)的數(shù)控車床宏程序編制

戴超

摘 要：本文對(duì)數(shù)控車床宏程序的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，并通過(guò)編程案例闡述數(shù)控車床宏程序的編制內(nèi)容，其中包括變量的應(yīng)用、編程格式、技巧等，展現(xiàn)宏程序在非圓曲線加工中所起到的效果。

關(guān)鍵詞：FANUC系統(tǒng) 數(shù)控車床 宏程序編制

前言

隨著科技水平的提高，數(shù)控技術(shù)得到長(zhǎng)足的進(jìn)步，目前數(shù)控機(jī)床已然是機(jī)械加工中不可替代的設(shè)備，尤其數(shù)控車床更是得到廣泛的應(yīng)用。普通的數(shù)控車床只能進(jìn)行直線和圓弧的加工，對(duì)于非圓曲線零件的加工，需要利用CAM軟件進(jìn)行編程才能完成?，F(xiàn)階段的CAM軟件具有使用費(fèi)用高、產(chǎn)生程序多的特點(diǎn)，不僅提高了采購(gòu)成本，還影響了編程的效果。因此編程人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)宏程序的掌握，以提高零件加工效率。

1.宏程序簡(jiǎn)介

宏程序是一種提高數(shù)控車床性能的特殊功能，是能運(yùn)用變量的一種程序，其主要用于加工橢圓、拋物線、雙曲線、SIN曲線等非圓曲線[1]。宏程序的主要特點(diǎn)在于利用變量之間變化的關(guān)系，并擬合小段直線，從而實(shí)現(xiàn)非圓曲線零件的加工。相比其他普通程序，宏程序具有許多優(yōu)勢(shì)，如可以運(yùn)用變量并賦值，可以對(duì)變量變化關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，可以跳轉(zhuǎn)程序等。而這些功能都是其他普通程序所不具備的[2]。

數(shù)控系統(tǒng)通常都有A類和B類兩種用戶宏程序。A類宏程序?qū)τ诟鞣N邏輯關(guān)系和數(shù)學(xué)運(yùn)算的表達(dá)都需要通過(guò)G65格式指令進(jìn)行，不僅直觀性差，且難以讀取。而B(niǎo)類宏程序可以直接輸入語(yǔ)言和公式來(lái)完成所有的操作，簡(jiǎn)單方便，所以其應(yīng)用極為廣泛。

2.宏程序的編制

（1）非圓曲線的常見(jiàn)參數(shù)方程介紹

橢圓曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2/b2+z2/a2=1，其中參數(shù)x的方程式為x=b*sinθ，參數(shù)z的方程式為z=a*cosθ；雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2/b2-z2/a2，，參數(shù)x的方程式為x=a*secθ，參數(shù)z的方程式為z=b*tanθ；拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為x=az2或z=ax2。

（2）編程步驟

定義自變量。一般情況下，宏程序中存在應(yīng)變量和自變量?jī)煞N變量，當(dāng)自變量值發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)變量也會(huì)隨之發(fā)生變化。在定義自變量前，應(yīng)先賦予該變量所要表達(dá)的意義，同時(shí)自變量的確定還需考慮到計(jì)算的方便性。

變量間關(guān)系的確定。完成自變量定義后，可以使用方程式，對(duì)應(yīng)變量和自變量的關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo)，以得出應(yīng)變量的表達(dá)式。

執(zhí)行語(yǔ)句。即通過(guò)G01指令執(zhí)行應(yīng)變量推算出X和Z相應(yīng)的表達(dá)式，需要注意執(zhí)行語(yǔ)句的編寫過(guò)程，必須依據(jù)工件坐標(biāo)系中非圓曲線中心的位置來(lái)做出相應(yīng)的偏移。

改變自變量。每個(gè)自變量在宏程序中都應(yīng)與一個(gè)應(yīng)變量值相對(duì)應(yīng)，如果需要對(duì)某段曲線進(jìn)行加工，就必須持續(xù)改變自變量來(lái)完成。當(dāng)自變量發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)通過(guò)加工精度以及自變量表達(dá)的意義來(lái)確定步距的大小。

確定判斷語(yǔ)句。確定判斷語(yǔ)句需要依據(jù)非曲線的終點(diǎn)，而確定其位置則需要依據(jù)所運(yùn)用的跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句。如虹程序的最后一般為IF語(yǔ)句；應(yīng)變量的表達(dá)式前一般為WHILE語(yǔ)句。在判斷語(yǔ)句的編寫過(guò)程中，必須要清楚該判斷語(yǔ)句是否存在曲線終點(diǎn)，另外，在坐標(biāo)已經(jīng)明確的狀態(tài)下，盡可能用G01在宏程序的前后編寫出非曲線的始、終坐標(biāo)。

（3）檢驗(yàn)

宏程序編寫完成后，編程人員通常都會(huì)對(duì)計(jì)算的正確性和程序的語(yǔ)法進(jìn)行檢查，根據(jù)系統(tǒng)的編程說(shuō)明書規(guī)劃語(yǔ)法的格式。確定變量間換算和偏移是否正確，可以通過(guò)帶入曲線上的幾個(gè)特殊點(diǎn)或起點(diǎn)、終點(diǎn)的值來(lái)判斷[3]。

3.編程實(shí)例

基于FANUC系統(tǒng)編寫下圖的橢圓方程，根據(jù)圖中顯示，已知長(zhǎng)軸為40，短軸為26，得出該橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2/132+z2/202=1。

——

N1 G00 X0；

G01 Z0 F80；已知橢圓的起點(diǎn)，通過(guò)G01寫出該起點(diǎn)的坐標(biāo)；

1=20；定義自變量Z，以及將橢圓中心與其最右端點(diǎn)之間的距離確定為初始值；

N10 2=13*SQRT[400-1*1]/20；進(jìn)行計(jì)算，X用包含Z自變量的表達(dá)式表示，并用2為定義名；

G01 X[2*2] Z[1]-20 F100；確定執(zhí)行語(yǔ)句，由于坐標(biāo)系中橢圓的中心位置在（0，-20）上，所以應(yīng)減20，從而使橢圓中心與工件坐標(biāo)系重合；

1=1-0.5；疊加自變量，促使X、Z值發(fā)生變化，從而對(duì)橢圓線段進(jìn)行加工；

IF[1 LE 1] GOTO；在圖中橢圓Z方向顯示的終點(diǎn)尺寸為-19，以變化計(jì)算為依據(jù)，得出判斷語(yǔ)句；

G01 X36 Z-29；

——

進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，將（0，0）和（26，-20）兩點(diǎn)代入，可以檢驗(yàn)變量前偏移和換算的正確性。

結(jié)語(yǔ)

宏程序的運(yùn)用過(guò)程中，需要注意幾點(diǎn)事項(xiàng)，首先，應(yīng)明確地認(rèn)識(shí)要加工的零件，其次，對(duì)機(jī)床的全部基本功能應(yīng)能熟練掌握，能通過(guò)圖中顯示的條件，選定非圓曲線的方程，最后對(duì)宏程序的編程格式、編程原理以及變量應(yīng)用應(yīng)能熟練掌握。宏程序具有增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床性能的特殊功能，通過(guò)巧妙地應(yīng)用宏程序來(lái)加工非圓曲線以及相類似的零件，可以取得顯著的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]吳亞蘭，李慶.基于FANUC系統(tǒng)的數(shù)控車床宏程序編制[J].科技信息，2012，06：257-258.

[2]張國(guó)全，于洪峰.FANUC 0i型數(shù)控車床應(yīng)用宏程序加工高斯曲線[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2012，11：65-66.

[3]張洪濤.基于FANUC系統(tǒng)的數(shù)控車床PMC程序設(shè)計(jì)[J].電氣自動(dòng)化，2015，06：84-86.