『壹』 數控銑削宏程序
數控銑削加工宏程序的編制與應用
在數控編程中，宏程序編程靈活、高效、快捷。宏程序不僅可以實現象子程序那樣，對編制相同加工操作的程序非常有用，還可以完成子程序無法實現的特殊功能，例如，型腔加工宏程序、固定加工循環宏程序、球面加工宏程序、錐面加工宏程序等。
一、FANUC宏程序的理論基礎
（一）FANUC宏程序的構成
1）包含變數
2）包含算術或邏輯運算（=）的程序段
3）包含控制語句（例如：GOTO，DO，END）的程序段
4）包含宏程序調用指令（G65，G66，G67或其他G代碼，M代碼調用宏程序）的程序段
（二）FANUC宏程序的變數
FANUC數控系統變數表示形式為# 後跟1～4位數字，變數有四種：
1、FANUC宏程序的變數Ⅰ
變數號
變數類型
功能
#0
空變數該變數總是空
沒有任何值能賦給該變數
2、FANUC宏程序的變數Ⅱ
變數號
變數類型
功能
#1——#33
局部變數
局部變數只能用在宏程序中存儲數據，例如運算結果。當斷電時局部變數被初始化為空，調用宏程序時自變數對局部變數賦值。
3、FANUC宏程序的變數Ⅲ
變數號
變數類型
功能
#100—#199
#500—#999
公共變數
公共變數在不同的宏程序中的意義相同當斷電時變數#100 #199初始化為空變數
#500 #999 的數據保存即使斷電也不丟失
4、FANUC宏程序的變數Ⅳ
變數號
變數類型
功能
#1000——
系統變數
系統變數用於讀和寫CNC 運行時各種數據的變化例如刀具的當前位置和補償值等
（三）刀具補償存儲器C用G10指令進行設定
H代碼的幾何補償值
G10L10P R ;
D代碼的幾何補償值
G10L12P R ;
H代碼的磨損補償值
G10L11P R ;
D代碼的磨損補償值
G10L13P R ;
P：刀具補償號
R：絕對值指令（G90）方式時的刀具補償值。增量值指令（G91）方式時的刀具補償值為該值與指定的刀具補償號的值相加。
用G10改變工件坐標系零點偏移值
格式：G10L12PpIP ；
P=0：外部工件零點偏移值
P=1：工件坐標系G54的零點偏移值
P=2：工件坐標系G55的零點偏移值
P=3：工件坐標系G56的零點偏移值
P=4：工件坐標系G57的零點偏移值
P=5：工件坐標系G58的零點偏移值
P=5：工件坐標系G59的零點偏移值
IP： 對於絕對值指令（G90），為每個軸的工件零點偏移值。
對於增量值指令（G91），為每個軸加到設定的工件零點偏移值。
（四）FANUC宏程序運算符Ⅰ
1、FANUC宏程序運算符Ⅰ
功能
格式
備注
定義
#i=#j
加法
#i=#j+#k
減法
#i =#j- #k
乘法
#i =#j*#k
除法
#i=#j/#k
2、FANUC宏程序運算符Ⅱ
功能
格式
備注
正弦
#i=SIN[#j]
角度以度指定，如90º30』表示為90.5度
反正弦
#i=ASIN[#j]
餘弦
#i=COS[#j]
反餘弦
#i=ACOS[#j]
正切
#i=TAN[#j]
反正切
#i=ATAN[#j]
3、FANUC宏程序運算符Ⅲ
功能
格式
備注
平方根
#i=SQRT[#j]
絕對值
#i=ABS[#j]
舍入
#i=ROUND[#j]
上取整
#i=FIX[#j]
下取整
#i=FUP[#j]
自然對數
#i=LN[#j]
指數函數
#i=EXP[#j]
4、FANUC宏程序運算符Ⅳ
功能
格式
備注
或
#i=#j OR #k
邏輯運算一位一位的按二進制數執行
異或
#i=#j XOR #k
與
#i=#j AND #k
從BCD轉為BIN
#i=BIN[#j]
用於與PMC的信號交換
從BIN轉為BCD
#i=BCD[#j]
（五）FANUC宏程序的轉移和循環
1、FANUC宏程序的轉移和循環Ⅰ
無條件轉移：GOTOn
（n為順序號，1——99999）
例：GOTO10為轉移到N10程序段
2、FANUC宏程序的轉移和循環Ⅱ
條件轉移：（IF語句）
IF [條件表達式] GOTOn
當指定的條件表達式滿足時，轉移到標有順序號n的程序段，如果指定的條件表達式不滿足時，執行下個程序段
3、FANUC宏程序的轉移和循環Ⅲ
條件轉移：（IF語句）
IF [條件表達式] GOTOn
如果變數#1的值大於10，轉移到順序號N20的程序段。
如果條件不滿足 IF [#1 GT 10] GOTO 2
如果條件滿足
程 序
程程序序
N20 G00 G90 X100. Y20.
:
4、FANUC宏程序的轉移和循環Ⅳ
IF [條件表達式] THEN
當指定的條件表達式滿足時，執行預先決定的宏程序語句。
例：IF [#1EQ #2] THEN #3=0；
（六）FANUC宏程序的循環
FANUC宏程序循環Ⅰ
WHILE [條件表達式] Dom；
（m=1，2，3）
條件不滿足 條件滿足
ENDm
註：循環允許嵌套，最多3層，但不允許交叉；
FANUC宏程序循環Ⅱ
FANUC宏程序循環Ⅲ
（七）FANUC宏程序的條件表達式運算符
運算符
含義
EQ
等於
NE
不等於
GT
大於
GE
大於或等於
LT
小於
LE
小於或等於
（九）FANUC宏程序的調用Ⅰ
FANUC宏程序的調用Ⅰ
非模態調用G65：
格式： G65PpLl<自變數指定>
其中
p：要調用的程序號
L：調用次數（默認為1）
自變數：數據傳遞到宏程序
FANUC宏程序的調用Ⅱ
模態調用（G66）：
G66PpLl<自變數指定>；
程序點
G67;（取消模態）
其中
p：要調用的程序號
L：調用次數（默認為1）
自變數：數據傳遞到宏程序
（十）FANUC宏程序的自變數指定
1、FANUC宏程序的自變數指定I
地址
變數
地址
變數
地址
變數
A
#1
I
#4
T
#20
B
#2
J
#5
U
#21
C
#3
K
#6
V
#22
D
#7
M
#13
W
#23
E
#8
Q
#17
X
#24
F
#9
R
#18
Y
#25
H
#11
S
#19
Z
#26
2、FANUC宏程序的調用II
地址
變數
地址
變數
地址
變數
A
#1
K3
#12
J7
#23
B
#2
I4
#13
K7
#24
C
J4
#14
I8
#25
I
#4
K4
#15
J8
#26
J
#5
I5
#16
K8
#27
K
#6
J5
#17
I9
#28
I2
#7
K5
#18
J9
#29
J2
#8
I6
#19
K9
#30
K2
#9
J6
#20
I10
#31
I3
#10
K6
#21
J10
#32
J3
#11
I7
#22
K10
#33
二、FANUC宏程序的應用
（一）宏程序示例（銑圓）
#1=圓心坐標X值
#2=圓心坐標Y值
#3=園孔最終Z值
#4=圓孔直徑
#5=刀具直徑
#6=[#4+#5]/4 (進刀半徑)
#7= #3+50 （進刀高度）
#8= [#1+#4]/2-#6（進刀圓弧起點X值）
#9 = #2 - #6 （進刀圓弧起點Y值）
#10= #1+#4/2 (銑圓起點X值)
#11= -#4/2 (I矢量)
#12= #2+#6(退刀圓弧Y值)
%
O100
M03S1000
G00G90G54G43H01Z100.
X#1Y#2
Z#7
G01Z#3 F100
G41D02X#8Y#9
G03X#10Y#2R#6
G03X#10Y#2I#11J0
G03X#8Y#12R#6
G01G40X#1Y#2
G00Z100.
M30
%
（二）宏程序示例（銑半圓球）
自上而下等角度水平圓弧環繞球面精加工
#1=（A）球面的圓弧半徑
#2=（B）球頭銑刀刀具半徑
#3=（C）球面的起始角度
#4= （I）球面的終止角度，#4≤90°
#17=（Q）Z坐標每次遞減量
#24=（X）球心坐標X值
#25=（Y）球心坐標Y值
#26=（Z）球心坐標Z值
%
O200
M03S1000
G00G90G541Z100.
G00X0Y0
G65P1912X Y Z A B C I Q
M30
%
O1912 (宏程序)
G52X#24Y#25Z#26
G00X0Y0Z[#1+30]
#12=#1+#2
WHILE [#3LT#4]DO1
#5 = #12*COS[#3]
#6 = #12*SIN[#3]
X[#5+#2] Y#2
G03X#5Y0R#2F1000
G02 I-#5
G03X[#5+#2]Y-#2R#2
G00Z[#7+1]
Y#2
#3 = #3 + #17
END 1
GOO Z[#1+30]
G52 X0 Y0 Z0
M99
%
注釋說明
（主程序）
調用宏程序O1912
(空格處為變數賦值)
在球心處建立局部坐標
球心與刀心連線距離
如果#3＜#4，循環1繼續
任意角度刀心X坐標值
任意角度刀心Y坐標值
G00定位於下刀點
圓弧進刀
沿球面切削
圓弧退刀
提刀1
移到進刀點
角度#3每次遞增#17
循環1結束
提刀
恢復G54坐標
宏程序結束返回
（三） 宏程序示例Ⅰ
採用Φ20R4銑刀加工SR30的球，已知球心坐標為（X0Y0Z-5.）
宏程序示例Ⅱ
1、分析：銑球程序一般採用自動編程來實現，但是，利用宏程序強大的功能同樣也可以實現，而且程序更加簡潔。
2、編程思路：
銑球可以認為是多個銑圓的組合。
3、排刀分布：
有兩種方案，一是按Z向分布，二是按圓心角分布。從保證表面質量來看，最佳方案為按圓心角分布。
圓弧起點計算，從X正向開始起刀。
刀具根部R4的圓心在XZ平面的運動軌跡為與R30等距的圓R34（見圖示中紅色軌跡），刀尖點上4mm處的軌跡（即褐色軌跡）為紅色軌跡沿X正向平移6毫米，刀尖點坐標為褐色軌跡沿Z軸向下平移4mm（即綠色軌跡）。
起始角度=ARCSIN（（5+4）/34）=15.349º
起始位置X值=34*COS（15.349）+6=38.787
起始位置Z值=0 （通用表達式=34*sin（15.349）-5-4）
4、變數定義：
#1為圓心角，范圍由（15.349，90）
#2為刀尖中心X值，#2=34*COS[#1]+6
#3為刀尖中心Z值，#3=34*SIN[#1]-5-4
%
O300
M03S3000；
G00G90G54Z100.；
#1=15.349
X50.Y0；
Z10.；
WHILE[#1 LE 90] 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;
%
（四）宏程序示例II
用Φ20R10銑刀加工輪廓處R5圓角
下面為銑外形的一段程序，採用刀具半徑補償
G00X2.5Y26.664
G01G41D01X-8.991Y2.023
G03X2.5Y-3.336I11.491J9.641
X32.969Y-.208I0.J150.
G02X44.955Y-10.952I2.031J-9.792
G03Y-49.048I199.09J-19.048
G02X33.452Y-59.88I-9.955J-.952
G03X-28.452I-30.952J-197.59
G02X-39.922Y-48.75I-1.548J9.88
G03Y-11.25I-148.823J18.75
G02X-27.969Y-.208I9.922J1.25
G03X2.5Y-3.336I30.469J146.872
X13.991Y2.023I0.J15.
G40G01X2.5Y26.664
編程思路：
利用G10指令修改刀具半徑偏置值來實現倒圓角。
G10格式為G10L12P1R ，其中，P1表示修改D01，R後為刀具半徑偏置值。
設定倒角的圓心角為變數#1，取值范圍為0-90º
設定#2為刀具半徑偏置值，取值=COS[#1]*15-5
設定#3為Z值，取值=SIN[#1]*[5+10]-5-10
%
O400
M03S3000
G00G90G54Z100.
#1=0
X2.5Y26.64
Z5.
WHILE [#1 LE 90] DO1
#2= COS[#1]*15-5
#3= SIN[#1]
*[5+10]-5-10
G10L12P1R#2
G01Z#3F900
G00X2.5Y26.664
G01G41D01X-8.991Y2.023
G03X2.5Y-3.336I11.491J9.641
X32.969Y-.208I0.J150.
G02X44.955Y-10.952I2.031
J-9.792
G03Y-49.048I199.09J-19.048
G02X33.452Y-59.88I-9.955J-.952
G03X-28.452I-30.952J-197.59
G02X-39.922Y-48.75I-1.548J9.88
G03Y-11.25I-148.823J18.75
G02X-27.969Y-.208I9.922J1.25
G03X2.5Y-3.336I30.469J146.87
X13.991Y2.023I0.J15.
G40G01X2.5Y26.664
#1=#1+5
END1
G00Z100.
M30
%
三、小結
隨著現代製造技術的發展和數控機床的日益普及，數控加工得到廣泛應用。對於加工形狀簡單的零件，計算比較簡單，程序不多，採用手工編程較容易完成。因此，在點定位加工及由直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛應用。但對於形狀復雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及曲面的零件，用一般的手工編程就有一定的困難，且出錯機率大，有的甚至無法編出程序。在CAD/CAM軟體普遍應用的今天，手工編程的應用空間日趨縮小。但手工編程是自動編程的基礎。宏程序的運用，其最大的特點就是將有規律的形狀或尺寸用最短的程序段表示出來，具有極好的易讀性和易修改性。
『貳』 數控宏程序編程100例 [用戶宏程序的應用]
用戶宏程序是FANUC系統提供的一種變數編程方式，它不同於普通的程序，用戶宏程序允許使用變數、算術和邏輯運算及條件轉移，使得編制相同加工操作的程序更方便，更容易。使用用戶宏時的主要方便之處在於可以用變數代替具體數值，因而在加工同一類的零件時，只需將實際的值賦予變數即可，而不需要對每一個零件都編一個程序。用戶宏程序和普通程序的簡要對比見表1。
一、用戶宏程序的特徵
用戶宏程序的最大特徵有以下幾個方面：
可以在用戶宏程序中使用變數；
可以進行變數之間的運算；
用戶宏命令可以對變數進行賦值。
表1用戶宏程序和普通程序的簡要對比
普通程序 宏程序
只能使用常量 可以使用變數，並給變數賦值
常量之間不可以運算 變數之間可以運算
程序只能順序執行，不能跳轉 程序運行可以跳轉
二、戶宏程序的應用舉例
1. 橢圓加工
加工如圖1所示工件。
圖1橢圓加工
工件右端部分為橢圓曲線，長半軸40mm，簡裂短半軸20mm。採用線段逼近法編製程序，取工件右端面中心處為工件坐標系原點。
橢圓的參數方程為x=x0+acosθ，y=y0+bsinθ（θ為參數），長半軸為40mm，短半軸為20mm，啟始角為0°，終止角為90°。以θ為自變數每次變化0.5，X、Z值為應變數，通過變數運算計算出相應X、Z的值。注意：X項為直徑量編程。為了使程序更加通用，本例使用了以下變數進行運算。
編程時使用以下變數進行運算：#110為橢圓曲線起始角；#111為橢圓曲線各點Z軸坐標；#112為橢圓曲線各點X軸坐標。
參考精加工程序如下：
G01…（將刀具移至橢圓起點）
#110=0（設定自變數的初始值）
N20#111=40*COS[#110]（變數運算出Z坐標）
#112=40*SIN[#110]（變數運算出X坐標）
G01 X#112 Z#111 F100
#110=#110+0.5（自變數每次增量+0.5）
IF[#110 LE 90]GOTO 20（有條件跳轉攔蘆閉）
G…（橢圓部分加工結束，繼續加工後續部分）
2. 拋物線加工
加工如圖1-2所示工件。
由圖可知，拋物線的方程為Z=－X2/4，則Z=0時，X為0；Z=-6.25時X為5。X=－SQRT［4*Z］，以Z值為自變數，每次變化0.1，X值為應變數，通過變數運算計算出相應X的值。注意：X向為直徑量編程。編程時使用以下變數進行運算：#101、#102。
精加工開口向左的拋物線OA外輪廓曲線段程序及分析。
G01 Z0（准備加工拋物線）
#101=0（拋物線起點的Z坐標）
N10#102=－2*SQRT[4*Z]
G01 X#102Z#101 F100
#101=#101－0.1（Z坐標每次增量－0.1）
IF[#101 GE－6.25]GOTO 10（有條件跳轉）
G01…（拋物線加工結束，繼續加工後續部分）
從以上的例子可以看出，宏程序在數控車上的編制並不難，用戶宏程序還有多種功能，如用同一個宏程序加工尺寸不同而類型相同的零件；我們只要知道相關二次曲線的函數表達式，利用宏指令即可編制出相應的加工程序。
在我們的工作過程中，通過「宏」的使用，我們可以大大減少加工程序的指令數，從而使得程序簡單、明了、便於修改，提高了加工的效率，用宏程序編制特殊功能的固定循環指令，實現了特殊的加工，例如：梯形、不等距螺紋的車削課題的加工等。
（作者單位：濟南市技師學院）
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『叄』 數控加工宏程序與普通程序的區別
普通程序利用子程序實現無限循環，只是宏程序具有通用性，只需要修改其中的變數即可進行不同尺寸相同形狀的零件的加工，而且宏程序能夠計算函數，能夠方便的進行加工較難加工有規律的圓弧，例如錐台，橢圓，球。而且佔用的程序空間較小。