数控加工工艺与编程（第2版）课件：FANUC系统宏程序编程

FANUC系统宏程序编程目录ContentsPart1Part2Part3宏程序概述数控车床宏程序编程实例数控铣床与加工中心宏程序编程实例宏程序概述Part11概述（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）1）什么是宏程序通常把含有宏语句的程序称之为宏程序，也有系统把参数化编程称之为编写宏程序。宏编程就是一种手工编写工件加工程序的方法，它附加于标准CNC程序，使数控编程功能更强大、更灵活。从编程特点上说，具有计算机高级语言（例如：BASIC）编程的特征。用户宏程序是用户知识、技巧、经验的积累和总结。2）用户宏程序的特点将有规律的形状或尺寸用最短的程序段表示出来，具有极好的易读性和易修改性，编写出的程序非常简洁，逻辑严密，通用性极强，反应更迅速。短小，精炼，高效。通俗的说，就是小程序解决大问题。1概述（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）

3）宏程序和普通程序的区别普通手工编程指令的加工代码的作用是固定的，完全由数控编程系统厂家进行开发，在进行编程时，编程人员只能使用规定编程指令编制加工程序。宏程序和普通程序的区别见表5-1所示。

普通手工编程时只能用数值编程，由于是固定数值，所以编程时不能进行数学计算，数控机床在读取程序时不能跳转到其他程序段，只能自上而下逐行读取。使用宏指令编制数控加工程序时，使用变量赋值的方法进行赋值，宏变量之间可以进行数学运算与逻辑运算，数控机床读取程序时可根据要求跳转到所需要的程序段，程序灵活。2变量（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）变量是宏程序最基本的特征，也是宏程序区别与普通宏程序的标志。1）变量的定义变量是一个数学等价物，是与常数相对应的。在计算机技术中，一个变量对应一个存储器。在宏程序中，变量只能存储数字。可以用常见的小型科学计算器来解释变量的概念。即使是最便宜的计算器，也有一个临时存储单元，对应的按键是M键。我们计算的中间数据，可以存放到里面，供后面的计算使用，这个存储单元本身就是一个变量（计算器说明书上称之为存储器）。变量名字本身意味着它里面的数据在计算过程中是随时变化的。在FANUC系统中，用符号“#”和一个数字的组合表示一个变量，例如：#3表示3号变量，#13表示13号变量，#123表示123号变量。2变量（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）

2）变量的赋值在计算机高级语言编程中，变量的赋值也称之为变量的声明。变量在使用前，必须先往里面存入数据，存入数据的过程就是变量的赋值。例如：#1=15表示把数字15存入变量#1，#12=1.05表示把数字1.05存入变量#12。在这里符号“＝”不是等号，是赋值号。3）变量的种类FANUC0i系统的变量分为：空变量、局部变量、全局变量和系统变量。理解这些变量非常重要，特别是它们的不同之处。（1）空变量#0被定义成空变量，空变量意味着对应的存储器是空的，而不是0。#0不能被赋值，而仅仅用于清除其他变量的值。在程序的坐标语句中如果引用了一个空变量，那么引用该变量的坐标轴运动将被忽略。2变量（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）（2）局部变量局部变量只在当前程序有效。变量在主程序中定义，那就只在主程序中有效；如果在子程序中定义，那就只在子程序中有效。在主程序中定义的局部变量不能被带到子程序中，同样在子程序中定义的局部变量也不能被带入到主程序中或其他的子程序中。在FANUC系统中只定义33个局部变量，分别是#1，#2，#3～#33。当程序执行结束（M30，M02），或遇到复位操作时，局部变量将被清空

（3）全局变量全局变量一旦定义，将以模态的形式存在，即使程序执行完毕，全局变量依然有效。当然复位操作后，全局变量也有效。全局变量分为两个范围段：#100～#199，#500～#599。当数控机床断电后，变量#100～#199中的数值就会丢失（清空），而变量#500～#599中存储的数值则不会丢失。当我们需要长期保存一些数据时，我们可以把这些数据存放到变量#500～#599中。2变量（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）

3宏程序函数（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）

FANUC0i系统可利用多种公式和变换，对现有的变量执行许多算术、代数、三角函数、辅助和逻辑运算。在变量的定义格式中，不但可以用常数为变量赋值，还可以用表达式为变量赋值。宏程序函数为宏程序的编写提供了强有力的工具。可用的宏程序函数可分为以下七组：算术函数、三角函数、四舍五入函数、辅助函数、比较函数、逻辑函数和变换函数。1）算术函数：算术函数是最简单的计算函数，即加减乘除，对应的4个符号分别是“+，-，*，/”。2）三角函数：宏程序中经常用到的三角函数有六个，它们是：SIN，COS，TAN和ASIN，ACOS，ATAN三角函数输入的角度必须用十进制表示，对于用“度分秒”表示的角度数值，首先要转换成十进制数后，才能进行角度函数的计算。反三角函数输出的度数也用十进制表示。3宏程序函数（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）

3）四舍五入函数：在宏程序中和四舍五入有关的函数有3个，它们是：ROUND，FIX，FUP变量在计算的过程中，可能会产生许多的小数位，但是在数控出编程中，不同的代码对数据位的要求不尽相同。例如：S，T，H，D代码后面只能跟整数，X，Y，Z代码要求精确到小数点后3位。我们必须对变量中的数据进行处理，以符合程序要求。ROUND是四舍五入，例：ROUND[9.8]=10；ROUND[9.1]=9FIX是下取整（截尾取整），例：FIX[9.8]=9；FIX[9.1]=9，FUP是上取整（进位取整），例：FUP[9.8]=10；FUP[9.1]=10四舍五入函数在程序数据的转换中有着十分重要的作用，它可以使数据符合程序规范，消除中间数据的转换误差，最终使宏程序的计算过程更加精确。4）编写出高质量的宏程序的要求和条件在宏程序编写过程中有两条基本规则：一是合理的步骤，二是程序的简洁。书中的练习和案例都坚持遵循这两条规则。4FANUC数控加工系统的转移和循环功能（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）1）转移和循环：在程序中，使用GOTO语句和IF语句可以改变控制的流向。由三种转移和循环操作可供使用；如图5-1所示程序流向改变方向。①GOTO语句（无条件转移）②IF语句（条件转移：IF…THEN…）或IF[条件表达式]GOTOn③WHILE语句（当…时循环）2）条件式种类(见表5-2)4FANUC数控加工系统的转移和循环功能（1）刘书溢陈英陈英王庆成梅（3）

3）FANUC数控加工系统宏指令的运算功能表（见表5-3）数控车床宏程序编程实例Part2车削抛物线的宏程序设计如图5-1所示，数学上的X相当于数控车的Z，数学上的Y是数控车的X。抛物线方程X=-0.1Y2开口向左,转成标准方程:Y2=-10X,转成加工程:X2=-10Z,Z=-X2/10。设自变量X[0,16],因变量Z，用G71循环加工指令粗加工即可车出抛物线。车削抛物线的宏程序设计加工此工件的关键在于抛物线部分的加工，我们将该工件的右侧中心位置设为工件坐标系的原点，同时原点也是抛物线的顶点，抛物线的方程已经给出为X2=-10Z，是开口向左的抛物线，以X轴为变量，直径Ф80mm毛坯，进行编程（见表5-4）。车削抛物线的宏程序设计车削双曲线的宏程序设计将该工件的右侧中心位置设为工件坐标系的原点，同时原点也是双曲线的顶点，双曲线的方程已经给出为（Z-6)2/62-X2/82=1以X轴为变量，直径Ф60毛坯，进行编程：X2=82/62[(Z-6)2-62]，如图5-2所示，编程见表5-5。车削双曲线的宏程序设计车削双曲线的宏程序设计车削椭圆的宏程序设计将该工件的右侧中心位置设为工件坐标系的原点，标准方程为：Z2/252+X2/152=1,则Z2=252/152[152-X2]。如图5-3所示。椭圆加工包括车削椭圆面和铣削椭圆，采用自动编程，程序量较大，并且要逐点算出曲线上的点，然后慢慢来用直线逼近，如果是个光洁度要求很高的工件，那么需要计算很多的点，利用变量进行计算，编制宏程序程序容量小，精度根据变量赋值来保证。车削椭圆的宏程序设计车削椭圆的宏程序设计数控铣床与加工中心宏程序编程实例Part3椭圆的宏程序设计利用宏程序编写椭圆的加工程序。在图中变量为椭圆的圆弧角度（用θ表示）。当θ=3600，为一整圆；当θ=900时，为1/4椭圆，即角度θ决定了椭圆拟合计算的总次数。在本例中，其余变量有：椭圆长半轴（a），短半轴（b），椭圆上任意一点的横坐标（X），纵坐标（Y）。然后确定各变量之间的关系，由椭圆的方程可知：X=acosθY=bsinθ把确定的变量分别用数控编程中允许的表示方法表达出来即可。由图5-4可知椭圆长半轴45mm，短半轴35mm。用直径Ф8mm立铣刀加工。以上为FANUC系统的表示方式。编程见表5-7所示：内轮廓切削深度编程见表5-8所示。椭圆的宏程序设计椭圆的宏程序设计椭圆的宏程序设计半球（凸凹球）宏程序设计球面加工用自动编程加工程序容量较大，在一些小容量的数控系统采用分层加工，即无法一次传输程序至机床，且各种CAD/CAM软件在生成半球形曲面精加工刀具路径时也必然存在差别。加工后球面光洁度也不一样，且很多程序用G01逼近的结果，针对这种情况和实际应用，编制以下宏程序，但在编制过程中要注意以下几个问题。凹球如图5-5所示。凸球5-6所示，编程见表5-9、5-10。1）球面加工要根据加工球直

径的大小选择合适的铣刀。2）选择合适的切削用量3）采用合适的行切和环切法编制4）粗精加工刀具、刀位点的设置5）工件坐标系的确立半球（凸凹球）宏程序设计半球（凸凹球）宏程序设计数控铣床（加工中心）切削深度宏程序设计在数控铣床（加工中心）铣削深度较大时，不能一次铣削总的深度，此时应用宏程序编写深度加工程序比较简便，如图5-7所示。数控铣床（加工中心）切削深度宏程序设