数控加工中宏程序的编制方法概述和数控机床编程及加工

数控加工中宏程序的编制方法

普通程序中，只能指定常量，常量之间不能进行运算，程序只能顺序执行，不能跳转，因此功能固定的，不能变化。用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特珠功能，在相类似工件的加工中巧用宏程序将起到事半功倍的效果。

一、宏程序概述

用户宏程序

用户宏程序（Custommacro）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。用户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。用户宏程序与普通程序区别：用户宏程序本体中，能使用变量，可以给变量赋值，变量间可以运算，程序可以跳转；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，功能是固定，不能变化。用户宏功能是用户提高数控机床性能一种特殊功能，相类似工件加工中巧用宏程序将起到事半功倍效果。

二、FANUC宏程序简介

在数控编程中，宏程序编程灵活、高效、快捷。宏程序不仅可以实现象子程序那样，对编制相同的加工操作程序非常有用，还可以完成子程序无法实现的特殊功能，例如，型腔加工宏程序、固定加工循环宏程序、球面加工宏程序、锥面加工宏程序等。

1.变量的表示变量是用符号#后面加上变量号码表示的，即：#i（i=0，1，2，3…）例如：#8，#110，#20

变量号也可以用一个表达式来指定，这时表达式必须用括弧括起来。

例如：#[#1+#12-12]

2.变量的引用跟在地址后面的数字可以被变量替换。假设程序中出现有〈地址〉#1或〈地址〉-#1时，就意味着把变量值或它的负值作为地址的指令值。为了在程序中引用变量，指定一个字地址其后跟一个变量号。例如：G#104；

当用表达式指定一个变量时，须用方括号括起来。例如：G01X[#1+#2]；引用的变量值根据地址的最小输入增量自动进行四舍五入。例如：G00X#1；其中#1值为，CNC最小输入增量1/1000mm，则实际命令为。

为了将引用的变量值的符号取反，在#号前加“-”号。例如：G00X-#1；

当引用一个未定义的变量时，这个变量被当作空变量。变量#0始终被当作空变量，它不被赋任何值。忽略变量及引用变量的地址。例如：#1=0，#2=“空”，则G00X#1Y#2的执行结果是G00X0；注意

程序号“O”、顺序号“N”、任选段跳跃号“/”不能使用变量。例如：变量不能用于下列方法：

O#1；；；3.FANUC变量的类型变量号变量类型功能#0空(Null)该变量的值总为空#1-#33局部变量(LocalVariables)

局部变量是只能用于宏程序中存储数据，例如运算结果。当断电时，局部变量的值被清除，当宏程序被调用时，可对局部变量赋值。#100-#199#500-#999公共变量(CommonVariables)

公共变量在不同的宏程序中的意义相同.当断电时,变量#100-#199初始化为空.变量#500-#999的数据保存,即使断电也不丢失。#1000-系统变量(SystemVariables)

系统变量是固定用途的变量，它的值决定系统的状态，用于表示接口的输入/输出、刀具补偿、各轴当前位置等，有些系统变量只能被读取。

注意：

1）公共变量是在主程序和主程序调用的各用户内公用的变量。也就是说，在一个宏指令中的#i与在另一个宏指令中的#i是相同的。其中#100～#199公共变量是电源断电后即清零，重新开机时被设置为“0”；#500～#599公共变量即使断电后，它们的值也保持不变，因此也称为保持性变量。

2）系统变量的序号与系统的某种状态有严格的对应关系。例如，刀具偏置序号为#01～#99，这些值可以用变量替换的方法加以改变，在序号1～99中，不用作刀具偏置变量的变量可以用作保持性公共变量#500～#531。

5.系统变量(1)刀具补偿存储器C的系统变量补偿号刀具长度补偿（H）刀具半径补偿（D）几何补偿磨损补偿几何补偿磨损补偿123:200:400#11001(#2201)#11002(#2202)#11003(#2203):#11200(#2400):#11400#10001(#2023)#10002(#2023)#10003(#2023):#10200(#2200):#11400#13001#13002#13003:#13200:#13400#12023#12023#12023:#12200:#124004.FANUC宏程序的构成

1）包含变量

2）包含算术或逻辑运算（=）的程序段

3）包含控制语句（例如：GOTO，DO

，END）的程序段

4）包含宏程序调用指令（G65，G66，

G67或其他G代码，M代码调用宏序）的程序段三、FANUC宏程序运算符Ⅰ功能格式备注定义#i=#j加法#i=#j+#k减法#i=#j-#k乘法#i=#j*#k除法#i=#j/#k功能格式备注正弦#i=SIN[#j]角度以度指定，如90º30’表示为90.5度反正弦#i=ASIN[#j]余弦#i=COS[#j]反余弦#i=ACOS[#j]正切#i=TAN[#j]反正切#i=ATAN[#j]三、FANUC宏程序的条件表达式运算符运算符 含义

EQ 等于

NE 不等于

GT 大于

GE 大于或等于

LT 小于

LE 小于或等于功能 格式 备注平方根 #i=SQRT[#j] 绝对值 #i=ABS[#j] 舍入 #i=ROUND[#j] 上取整 #i=FIX[#j] 下取整 #i=FUP[#j] 自然对数 #i=LN[#j] 指数函数 #i=EXP[#j] 运算中的误差注：1相对误差取决于运算结果。2使用两类误差的较小者。3绝对误差是常数，而不管运算结果。4函数TAN执行SIN/COS。5如果SIN、COS或TAN函数的运算结果小于

1.0×10-8或由于运算精度的限制不为0的话，设定参数Ｎ＃1为1，则运算结果可以规算为0。变量值的精度约为8位十进制数。当在加/减运算中处理非常大的数时，将得不到期望的结果。

无条件转移：GOTOn

（n为顺序号，1——99999）例1

下面的程序计算数值1～10的总和。

O9500#1=0；存储和数变量的初值

#2=1；被加数变量的初值

N1IF[#2GT10]GOTO2；当被加数大于10时转移到N2#1=#1+#2；计算和数

#2=#2+1；下一个被加数

GOTO1；转到N1N2M30；程序结束四、FANUC宏程序的转移和循环Ⅰ

四、

FANUC宏程序的转移和循环Ⅱ条件转移：（IF语句）格式：IF[条件表达式]GOTOn

当指定的条件表达式满足时，转移到标有顺序号n的程序段，如果指定的条件表达式不满足时，执行下个程序段四、

FANUC宏程序的转移和循环ⅢIF[条件表达式]THEN当指定的条件表达式满足时，执行预先决定的宏程序语句。例：IF[#1EQ#2]THEN#3=0；四、

FANUC宏程序的转移和循环ⅣWHILE[条件表达式]Dom；（m=1，2，3）

注：循环允许嵌套，最多3层，但不允许交叉；条件不满足条件满足

ENDm四、

FANUC宏程序的转移和循环Ⅳ四、

FANUC宏程序的转移和循环Ⅳ四、

FANUC宏程序的转移和循环Ⅳ

当指定的条件满足时，执行从WHILEDO到END之间的程序。否则，转而执行END之后的程序段。这种指令格式适用于IF语句。DO后的号和END后的号是指定程序执行范围的标号，标号值为1，2，3。若用1，2，3以外的值会产生P/S报警。说明例：O0001；（1+10的和）#1=0；#2=1；WHILE[#2LE10]DO1;#1=#1+#2;#2=#2+1;END1;M30;

五、FANUC宏程序的类型及调用Ⅰ一、A类宏程序

格式：G65HmP#iQ#jR#k

现已基本不用FANUC宏程序的调用

二、B类宏程序

1.非模态调用指令G65：格式：G65PpLl<自变量指定>

其中p：要调用的程序号

L：调用次数（默认为1）自变量：数据传递到宏程序

2.模态调用指令（G66）：

格式：

G66PpLl<自变量指定>；参数意义

G67;（取消模态）其中p：要调用的程序号

L：调用次数（默认为1）自变量：数据传递到宏程序

六、FANUC宏程序特殊用法

宏程序还可以实现系统参数的控制，如，坐标系的读写、刀具偏置的读写、时间信息的读写、倍率开关的控制等。当偏置组数小于等于200时，也可以用#2023——#2400

1.刀具补偿存储器C用G10指令进行设定P：刀具补偿号R：绝对值指令（G90）方式时的刀具补偿值。增量值指令（G91）方式时的刀具补偿值为该值与指定的刀具补偿号的值相加。H代码的几何补偿值G10L10P

R

;D代码的几何补偿值G10L12P

R

;H代码的磨损补偿值G10L11P

R

;D代码的磨损补偿值G10L13P

R

;2.自动运行控制的系统变量#3003单程序段辅助功能的完成0有效等待1无效等待2有效不等待3无效不等待3.自动运行控制的系统变量#3004进给暂停进给速度倍率准确停止0有效有效有效1无效有效有效2有效无效有效3无效无效有效4有效有效无效5无效有效无效6有效无效无效7无效无效无效4.工件原点偏移值的系统变量Ⅰ#5201：#5204第1轴外部工件零点偏移值：第4轴外部工件零点偏移值#5221：#5224第1轴G54工件零点偏移值：第4轴G54工件零点偏移值#5241

：#5244第1轴G55工件零点偏移值：第4轴G55工件零点偏移值4.工件原点偏移值的系统变量Ⅱ#5261：#5264第1轴G56工件零点偏移值：第4轴G56工件零点偏移值#5281：#5284第1轴G57工件零点偏移值：第4轴G57工件零点偏移值#5301

：#5304第1轴G58工件零点偏移值：第4轴G58工件零点偏移值4.工件原点偏移值的系统变量Ⅲ#5321：#5324第1轴G59工件零点偏移值：第4轴G59工件零点偏移值#7001：#7004第1轴工件零点偏移值（G54.1P1）：第4轴工件零点偏移值（G54.1P1）#7021：#7024第1轴工件零点偏移值（G54.1P2）：第4轴工件零点偏移值（G54.1P2）4.工件原点偏移值的系统变量Ⅳ#7041：#7044第1轴工件零点偏移值（G54.1P3）：第4轴工件零点偏移值（G54.1P3）#7061：#7064第1轴工件零点偏移值（G54.1P4）：第4轴工件零点偏移值（G54.1P4）#7941：#7944第1轴工件零点偏移值（G54.1P48）：第4轴工件零点偏移值（G54.1P48）4.工件原点偏移值的系统变量Ⅴ轴功能变量号第一轴外部工件零点偏移#2500#5201G54工件零点偏移#2501#5221G55工件零点偏移#2502#5241G56工件零点偏移#2503#5261G57工件零点偏移#2504#5281G58工件零点偏移#2505#5301G59工件零点偏移

#2506#53214.工件原点偏移值的系统变量Ⅵ轴功能变量号第二轴外部工件零点偏移#2600#5202G54工件零点偏移#2601#5222G55工件零点偏移#2602#5242G56工件零点偏移#2603#5262G57工件零点偏移#2604#5282G58工件零点偏移#2605#5302G59工件零点偏移

#2606#53224.工件原点偏移值的系统变量Ⅶ轴功能变量号第三轴外部工件零点偏移#2700#5203G54工件零点偏移#2701#5223G55工件零点偏移#2702#5243G56工件零点偏移#2703#5263G57工件零点偏移#2704#5283G58工件零点偏移#2705#5303G59工件零点偏移

#2706#53234.工件原点偏移值的系统变量Ⅷ轴功能变量号第四轴外部工件零点偏移#2800#5204G54工件零点偏移#2801#5224G55工件零点偏移#2802#5244G56工件零点偏移#2803#5264G57工件零点偏移#2804#5284G58工件零点偏移#2805#5304G59工件零点偏移

#2806#53245.用G10改变工件坐标系零点偏移值

格式：G10L2PpIP

；P=0：外部工件零点偏移值P=1：工件坐标系G54的零点偏移值P=2：工件坐标系G55的零点偏移值P=3：工件坐标系G56的零点偏移值P=4：工件坐标系G57的零点偏移值P=5：工件坐标系G58的零点偏移值P=5：工件坐标系G59的零点偏移值IP：对于绝对值指令（G90），为每个轴的工件零点偏移值。对于增量值指令（G91），为每个轴加到设定的工件零点偏移值。七、示例

1.攻丝加工循环2.车削类宏程序练习（1）练习一#1—Z坐标值变量;

#2—X函数值变量;

#4—X

坐标值变量;

Ｏ0001；

G98

G97

G40

G21；

M03

S800

；

T010l；

G00G42X45.0Z5.0

；

G73

U20.OR20.O；

G73Pl0W0.0F1O0.0

；

Nl0G01X0.0F8OSl000;

Z0.0

;

#1

=25.0;

N20#2=SQRT[[1

-#1*#1

/625.]*

225.

];

#3=#1-25.0

;

#4=#2*2.0;

G01X#4

Z#

3;

#l=#l-0.1;

IF[#

lGE

0.0]

GOTO20;

G01

Z-35.0;G02

X40.0Z-40.0R5.0;

N50G0lX45.0;

G7OP1OQ50;

G00G40

X100.0Zl;

M05;

M30；（2）练习二O0002

M03S600;G00X65Z5；

G73U22W0R12；；

N1G00X0；

G01Z0；＃1=40；

N2＃2=SQRT［［1-[＃1*＃1]/1600］*225］；＃3=［＃1－40］；＃4=21+［＃2*2］；

G01X＃4Z＃；＃1=＃IF［＃］GOTO2；

Z-46；

G02X58W-4R4;G01X60Z-60N3G01X65；

G70P1Q3S1000;G00X100Z100;M05M09;M30;（3）练习三O0003

M03

S600

T0101

G00X60Z1

G73U25WOR22

N1

G01X18.802

Z0

#1=15

N2

#2=-SQRT[[1-#1*#1/400]*169]

#3=#1-15

G01

IF

[#1GE-16]GOTO

2

G01Z-31

G03X26Z-38.706R12

G01

Z-46

X30

X32W-1

X37

G02

X57W-10R10

G01

Z-105

N3

X60

G70P1

Q3

G00X100

Z100

M05

M30（4）练习四（5）练习五配合件（6）练习五综合件（6）练习五综合件FANUC宏程序的G代码调用程序号参数号O90106050O90116051O90126052O90136053O90146054O90156055O90166056O90176057O90186058O90196059七FANUC宏程序的G代码调用FANUC宏程序的M代码调用程序号参数号O90206080O90216081O90226082O90236083O90246084O90256085O90266086O90276087O90286088O90296089FANUC宏程序中刀具半径补偿

SIEMENS参数编程

格式：Rn（n的缺省取值范围为0-99）例如:R1R2…R99西门子参数化的几种形式

1）用DEF命令，在.MPF或者.SPF程序中制定变量，以达到调用的目的；

2）通过siemens自带的100～1000个R参数进行参数的编制；（802D有300个）

3）直接调用siemens系统变量，进行参数化程序编制。

SIEMENS参数编程

与FANUC类似，但功能要弱一些。变量以“R”开始，如：R0、R1、R99。不包含系统变量，系统变量以“$”开头。802D

R0～R99——可自由使用；

R100～R249——加工循环传递参数（如程序中

没有使用加工循环，这部分参数可自由使用）；

R250～R299——加工循环内部计算参数（如程

序中没有使用加工循环，这部分参数可自由使用）。

（2）赋值方式

为程序的地址赋值时，在地址字之后应使用

“=”，N、G、L除外。

提示：请确定是否你的设备供应商已经占用了一些R参数，如果有设备制造商占用了一些R参数，最好不要使用这些R参数，选取其他R参数就可以了。

R参数的用法和用DEF定义的变量用法是一样的，重要的区别是R参数不用定义，可以直接在程序中任何位置进行调用就可以了。而且不受SPF,MPF的控制，任何程序都可以直接调用。不过，最好在使用R参数的时候，进行一些约定俗成，以便以后不会因为人员的变动造成参数含义的错乱，那时候就非常麻烦了！！！SIEMENS参数编程中的数学运算符Ⅰ

SIEMENS参数编程中的数学运算符Ⅱ

SIEMENS参数编程中的比较或逻辑运算符

变量编程中的数学知识—椭圆椭圆的解析方程：椭圆的参数方程：实轴长=2a，短轴长=2b

tabxytabxy变量编程中的数学知识—抛物线（1）

抛物线方程：

几何意义：是焦点到准线的距离。焦点：准线方程：变量编程中的数学知识—抛物线（2）抛物线方程：

几何意义：是焦点到准线的距离。焦点：准线方程：变量编程中的数学知识—抛物线（3）抛物线方程：

几何意义：是焦点到准线的距离。焦点：

准线方程：变量编程中的数学知识—抛物线（4）

抛物线方程：几何意义：是焦点到准线的距离。焦点：准线方程：变量编程中的数学知识—抛物线（5）

抛物线参数方程

参数编程中的数学知识—双曲线

双曲线方程：

焦点：F1(-c,0),F2(0,c).渐近线方程：

y=±（b/a）*x

双曲线的参数方程:

以原点为圆心，分别以a、b为半径作圆，如图，NoH=，过

N、H分别作切线确定点M的横坐标、纵坐标，根据三角函数的定义

x=asecy=btg

参数也称作离心角。•baoxy)MHNSIEMENS参数编程示例

SIEMENS参数编程程序跳转Ⅰ

无条件跳转GOTOBLABEL（向后跳转，向程序头跳转）GOTOFLABEL（向前跳转，向程序尾跳转）LABEL为程序段标示SIEMENS参数编程程序跳转Ⅱ

条件跳转

IF表达式GOTOBLABEL（向后跳转，向程序头跳转）

IF表达式GOTOFLABEL（向前跳转，向程序尾跳转）LABEL为程序段标示SIEMENS参数编程程序跳转Ⅱ

IFR1>R2GOTOFMARKE1如果R1大于R2，那么跳跃到MARKE1R7<=(R8+R9)*743GOTOBMARKE1作为条件的复合表达式IFR10GOTOFMARK1允许确定一个变量（INT，REAL，BOOL或CHAR）。如果变量值为0（=FALSE），条件就不能满足；对于所有其他值，条件为TRUEIFR1==0GOTOFMARKE1IFR1==1GOTOFMARKE2同一程序段中的几个条件宏程序示例

例一：采用Φ20R4铣刀加工SR30的球，已知球心坐标为（X0Y0Z-5.）如下图所示：宏程序示例一图

宏程序示例一分析

分析：铣球程序一般采用自动编程来实现，但是，利用宏程序强大的功能同样也可以实现，而且程序更加简洁。编程思路：铣球可以认为是多个铣圆的组合。排刀分布：有两种方案，一是按Z向分布，二是按圆心角分布。从保证表面质量来看，最佳方案为按圆心角分布。宏程序示例一计算

圆弧起点计算，从X正向开始起刀。刀具根部R4的圆心在XZ平面的运动轨迹为与R30等距的圆R34（见图示中红色轨迹），刀尖点上4mm处的轨迹（即褐色轨迹）为红色轨迹沿X正向平移6毫米，刀尖点坐标为褐色轨迹沿Z轴向下平移4mm（即绿色轨迹）。起始角度=ARCSIN（（5+4）/34）

起始位置X值=34*COS（）

起始位置Z值=0（通用表达式=34*sin（）-5-4）宏程序示例一编程

变量定义：

#1为圆心角，范围由（，90）

#2为刀尖中心X值，=34*COS[#1]+6#3为刀尖中心Z值，=34*SIN[#1]-5-4宏程序示例一程序

FANUCSIEMENSM03S3000；G00G90G54Z100.；#1=15.349X50.Y0；Z10.；WHILE[#1LE90]DO1；#2=34*COS[#1]+6；#3=34*SIN[#1]-5-4;G01Z#3F900;X#2;G02X#2Y0I-#2J0;#1=#1+1;END1;G00Z100.;M30;M03S3000；G00G90G54Z100.；R1=15.349X50.Y0；Z10.；LABEL:R2=34*COS(R1)+6；R3=34*SIN(R1)-5-4;G01Z=R3F900;X=R2;G02X=R2Y0I=-R2J0;R1=R1+1;IFR1<=90GOTOBLABELG00Z100.;M30;宏程序示例

例二：用Φ20R10铣刀加工轮廓处R5圆角宏程序示例

X32.969Y-.208I0.J150.X13.991Y2.023I0.J15.右面为例二铣外形的一段程序，采用刀具半径补偿宏程序示例二

编程思路：利用G10指令修改刀具半径偏置值来实现倒圆角。

G10格式为G10L12P1R

，其中，P1表示修改D01，R后为刀具半径偏置值。设定倒角的圆心角为变量#1，取值范围为0-90º

设定#2为刀具半径偏置值，取值=COS[#1]*15-5

设定#3为Z值，取值=SIN[#1]*[5+10]-5-10宏程序示例

M03S3000G00G90G54Z100.#1=0Z5.WHILE[#1LE90]DO1#2=COS[#1]*15-5#3=SIN[#1]*[5+10]-5-10G10L12P1R#2G01Z#3F900X32.969Y-.208I0.J150.X13.991Y2.023I0.J15.#1=#1+5END1G00Z100.M30宏程序示例二（铣圆）

#1=圆心坐标X值#2=圆心坐标Y值#3=园孔最终Z值#4=圆孔直径#5=刀具直径#6=[#4+#5]/4(进刀半径)#7=#3+50（进刀高度）#8=#1+#4/2-#6（进刀圆弧起点X值）#9=#2-#6（进刀圆弧起点Y值）#10=#1+#4/2(铣圆起点X值)#11=-#4/2(I矢量)#12=#2+#6(退刀圆弧Y值)M03S1000G00G90G54G43H01Z100.X#1Y#2Z#7G01Z#3F100G41D02X#8Y#9G03X#10Y#2R#6G03X#10Y#2I#11J0G03X#8Y#12R#6G01G40X#1Y#2G00Z100.M30宏程序示例（铣球）

#1=球心坐标X值#2=球心坐标Y值#3=球孔最终Z值#4=球的半径#5=球的高度#6=Z向排刀增量#7=刀具直径#8=刀具圆角#9=#4+#5/2+2#10=0M03S1000G00G90G54G43H01Z100.G00X#9Y#2Z50.N20G01Z#10F100#12=[#4+#8]*[#4+#8]#13=[#10-#3+#8]*[#10-#3+#8]#11=SQRT[#12-#13]+#7/2-#8G01X[#1+#11]Y#2G03I-#11J0#10=#10+#6IF[#10LE#5]GOTO20G00Z100.M30数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenS