用户宏程序.doc

用户宏程序（或变量编程）
宏程序是一种特殊的子程序，是用户根据实际需要，用变量，计算机指令，控制指令等编制的用以完成某一机能的子程序。例如非圆曲线的加工程序，自动换刀，自动交换工作台，数控滚齿机的窜刀程序，数控磨床砂轮修正程序等。
特点：1 可以引用变量，可以通过主程序给变量赋值。
2 变量之间可以进行运算（加、减、乘、除、开方、平方等；函数）
3 增加了逻缉功能。
FANUC系统的用户宏程序
一 变量
1 变量的表示
变量用变量符号（#）和后面数字、变量、表达式构成。如#1，#[#5]，#[#1+#5-12]。
2 变量的类型-----四种
#0-- -空变量。 该变量总是空，没有值能赋给该变量。
#1~#33-- -局部变量。 局部变量只能用在宏程序中存储数据。断电时局部变量被初始化为空。调用宏程序时，自变量对局部变量赋值。
#100~#149， #500~#549 公共变量。它在不同的宏程序中的意义相同。其中#100~#149为操作型变量，断电初始化为空，而#500~#549 为保持型，断电数据也不丢失。
系统变量 用于读和写CNC的各种数据，有固定用途的变量。系统变量包括接口信号，刀具补偿值，报警，模态信息，当前位置，工件坐标系补偿值等。
3 变量的引用
将跟随在地址后的数值用变量来代替。当用表达式指定变量时，要把表达式放在方括号内。如G01 X#100 Z-#101 F#102；G01 X[#1+#3] F#5
在编程时，变量的定义，变量的运算只允许每行写一个。否则系统报警。
二 算术和逻缉运算
例 加法 #i=#j+#k 乘法 #i=#j*#k 平方根 #i=SQRT[#j] 正弦 #i=SIN[#j]
或 #i=#jOR#k
运算次序 函数-----乘和除------加和减
括号嵌套 括号(方括号) 用于改变运算次序. 括号可以使用5级, 包括函数内部使用的括号。如：#1=COS[[#2+#3]*#4]*#5]
运算符：等于（=）-----EQ 不等于（≠）-----NE 大于（>）-----GT
大于或等于（>=）---- GE 小于 （<）-----LT 小于或等于（<= ） LE
三 转移和循环
1无条件转移
编程格式：GOTO N；
2条件转移
编程格式：IF[条件表达式] GOTO N；

IF[条件表达式] THEN 宏程序语句。只执行一个宏程序语句。

例 IF[#1EQ#2]THEN #3=0；如果#1的值与#2的值相等，则将0赋值给#3。

3循环指令
编程格式：WHILF [条件式] Dom(m=1、2、3);
…………
ENDm;
当条件式满足时, 就循环执行WHILE与END之间的程序段m次, 当条件不满足时, 就执行ENDm的下一个程序段.
四 零件加工宏程序编程的步骤
非圆曲线的数控编程加工的思路：当数控系统只具备直线插补，圆弧插补功能时，如何加工非圆曲线轮廓的零件时，在确保加工精度的前提条件下，往往采用短直线或圆弧去近似替代非圆曲线。将曲线细分成若干段，每一段用直线拟合法拟合曲线轮廓，进行直线插补。曲线细分越密加工出的曲线精度越高。
一般由分析图形特征、建立数学模型、定义变量和程序出口、编写参数程序四步组成。

例1 用¢16mm的立铣刀加工长半轴为50, 短半轴为30的椭圆的周边轮廓部分.
椭圆的方程为X2/50*50+Y2/30*30=1
椭圆的方程的另一种表达方式(参数方程) 为:X=50*COSα Y=30*SINα
“α” 是自变量, 坐标值X Z随角度的变化而变化, 是因变量。
#1：自变量角度
#2：因变量X坐标值
#3：因变量Z坐标值
O9001;
N05 #1=0; 定义变量初值(角度)
N10 WHILE[#1LE360]DO1; 循环语句, 当#1的值小等于360°时
在N10~N40之间循环
N15 #2=50*COS[#1] ; 变量计箅
N20 #3=30*SIN[#1]; 变量计箅
N30 G01 X#3 Y#4 F100; 加工
N35 #1=#1+1; 计算变量更新角度，角度增量为1度
N40 END1; 循环语句结束
N50 M99;

例2数控车加工抛物线曲面

抛物线方程:Z=-X*X/40
#101: 曲线上各点的Z坐标
#102: 曲线上各点的X坐标
曲线精加工程序如下: SEIMENS编程：
R1：Z坐标值变量
R2：X函数值变量（半径）
FANUC编程： R3： X坐标值变量（直径）
O111;
G00 X10. Z2.0; G00 X10.0 Z2.0.
#101=0; Z坐标赋初值 R1=0；
MA1：R2=SQRT（-R1*40.0）；
R3=R2*2 ；
N10 #101=#101-0.1; Z坐标变量每次减0.1mm G01 X=R3 Z=R1 F100；
#103=SQRT[-#101*40] ；中间变量 R1=R1-0.1；
#104=#103*2; 中间变量 IF R1>=-50. GOTOB MA1；
; GOO Z5.
G01 X#104 Z#101 F100 ; G00 X100. Z100.；
IF [#101GE-50.]GOTO 10 ; M05；
G01 X40.; M30；
G00 X100.0 Z120.0;
M05;
M30;
例3 椭圆手柄的数控车精加工程序

椭圆的标准方程为：X*X/a*a+Y*Y/b*b=1
在数控车床坐标系中X轴为标准方程的Y轴，Z轴为标准方程的X轴。当编程原点与椭圆中心不重合时需进行坐标平移，得到新的方程。
椭圆手柄的曲线方程为：X*X/12.5*12.5+(Z+25)2/25*25=1
椭圆手柄的曲线方程的另一种表达方式(参数方程) 为:
X=12.5*SINα Z=25*COSα-25
注意: 用极坐标编写椭圆时, 应注意终点处的极角不等于图样上已知的平面角146.3度, 经换算后锝到该点的极角为126.86度.
10=12.5*sinα sinα=10/12.5=0.8 α=126.86度
变量设定:
#100: 椭圆X向半轴a的长度
#101: 椭圆Z向半轴b的长度
#102: 自变量角度α
#103: a*sinα
#104: b*cosα
#105: 椭圆上各点在编程坐标系中的X坐标
#106: 椭圆上各点在编程坐标系中的Z坐标

O1234;
T0101; 1号刀(93度硬质合金外圆车刀)
M03 S1200;
G00 X0 Z5.0; 宏程序起点
M98 P402; 调用子程序(精加工宏程序)
G02 X20. Z-70. R40;
G01 Z-85.;
G00 X100. Z100.;
M30;
O402; 椭圆精加工宏程序
#100=12.5; 短半轴赋值
#101=25.; 长半轴赋值
#102=0; 角度自变量α赋值
N40 #103=#100*SIN[#102];
#104=#101*COS[#102];
#105=2*#103; X坐标因变量
#106=#104-25.; Z坐标因变量
G01 X#105 Z#106 F0.1; 直线轨迹拟合
#102=#102+1; 自变量角度增量为1度
IF [#102 LE 126.86] GOTO 40; 条件判断, 极角<=126.86度
M99; 返回主程序

SIEMENS 802D编程：
R1：椭圆X向半轴a的长度
R2: 椭圆Z向半轴b的长度
R3：自变量角度α
R4：a*sinα
R5: b*cosα
R6: 椭圆上各点在编程坐标系中的X坐标
R7: 椭圆上各点在编程坐标系中的Z坐标
AA402；
R1=12.5; 短半轴赋值
R2=25.; 长半轴赋值
R3=0; 角度自变量α赋值
MA1：R4=R1*SINR3;
R5=R2*COSR3;
R6=2*#103; X坐标因变量
R7=R4-25.; Z坐标因变量
G01 X=R6 Z=R7 F0.1; 直线轨迹拟合
R3=R3+1; 自变量角度增量为1度
IF [R3 < 126.86] GOTOB MA1; 条件判断, 极角<=126.86度
M99; 返回主程序

用代数方程编制数控加工程序：自变量为Z，每次变化为1，X为因变量。加工宏程序格式如下：
#1=××； 椭圆Z轴起点坐标
WHILE[#1 GT××（椭圆Z轴终点坐标）]DO1；
#2=[#1-（Z原点至椭圆心距离）]×[#1-（Z原点至椭圆心距离）]/ 长半轴*长半轴；
#3=[1-#2]* 短半轴*短半轴；
#4=SQRT[#3]；
#5=2*#4+（X原点至椭圆心距离）；X轴直径编程
G01 X#5 Z#1 F0.1；
#1=#1-1；
END1；

例4凸模曲线(双曲线) 的精加工程序

双曲线方程:X=36/Z+3 编制程序时, 根据方程找出各点的X坐标和Z坐标之间的对应关系并设定相应的变量.
#101为方程中的Z坐标(起点Z=72)
#102为方程中的X坐标(起点半径值X=3.5)
#103为工件坐标系中的Z坐标,#103=#101-72.
#104为工件坐标系中的X坐标,#104=2*#102 (直径值)

O555;
…….
G00 X9.0 Z2.0;
#101=72.;
#102=3.5;
N100 #103=#101-72.;
#104=2*#102;
G01 X#104 Z#103 F0.1;
#101=#101-0.1; 自变量Z每次递减0.1mm
#102=36/#101+3; 因变量X坐标(运算)
IF [#101 GE 2.0] GOTO100; 判断Z坐标值大于等于2, 跳转到N100程序段
G28 U0 W0;
M30;
例5绕线筒曲线轮廓的数控车加工程序

该正弦曲线由两个周期组成, 总角度为720度(-630～90度)
正弦曲线方程为:X=34+6*sinα
沿Z轴方向将该曲线分成1000条线段, 每段直线在Z轴方向的间距为0.04mm, 对应其正弦曲线的角度增加720/1000=0.72度 X坐标值,X=34+6sinα
变量设定
例6数控车加工油槽

O0012；（宏B）
M03 S360
N1 T0404；
G10 P4 U-0.2； （可编程数据设定，4号刀刀补。）
G00 X6. Z6；
G32 X-0.3 Z3.3 F3.18；
G32 X-3.2 Z1.3 F3.18；
G32 X-3.2 Z-0.8 F3.18；
G32 X-0.3 Z-3.3 F3.18；
G32 X6. Z-6. F3.18；
G00 Z6.0；
#511=#5081； （#5081：读取当X轴刀具长度补偿值。）
#512=ABS[#511]； （ABS： 取绝对值）
IF [#512GT#501] GOTO2；
IF [#512LT#501] GOTO1；
N2 G0 X100；.
G10 P4 X#500；
M99； （#500=0；#501=3200）
%
若用宏A，只需更改宏语句
G65 H01 P#511 Q#5081；
G65 H22 P#512 Q#511；
G65 H83 P2 Q#512 R#511； H83：大于
G65 H84 P1 Q#512 R#511； H84：小于

例7：数控滚齿机窜刀子程序

13

O9000
G90G01Y#504F100
IF[#505LE#506]GOTO5
IF[#503NE0]GOTO2
N1#504=#504+#502
IF[#504GE#501]GOTO3
G90G01Y#504F20
#505=1
GOTO6
N2#504=#504-#502
IF[#504LE#500]GOTO4
G90G01Y#504F20
#505=1
GOTO6
N3G90G01Y#501F20
#504=#501
#503=1
#505=1
GOTO6
N4G90G01Y#500F20
#504=#500
#503=0
#505=1
GOTO6
N5#505=#505+1
N6M99

#500:Y向起始点
#501:Y向终点
#502: 窜刀量
#503:
#504：当前坐标
#505：几件活一窜

例8求1~100之和 两种程序：
O1；
#1=0； 变量和的初始值设定
#2=1； 加数变量的始值设定
N1 IF[#2GT100] GOTO2； 加数变量的值设定>100转移到N2
#1=#1+#2； 求和计算
#2=#2+1； 下一个加数
GOTO 1； 转移到N1程序段
N2 M30； 程序结束

O2；
#1=0； 变量和的初始值设定
#2=1； 加数变量的初始值设定
WHILE[#2LE100] DO1； 当加数小于等于100时，执行从DO1到END1之间的程序
#1=#1+#2； 求和计算
#2=#2+1； 下一个加数
END1； 条件满足，执行从DO1到END1之间的程序
M30；
例9自动换刀程序
O9000;
#100=#4001;
#101=#4003;
#102=#4120;
#103=#1032AND255;
#104=BIN[#103];
IF [#102LT1]GOTO 2000;
IF [#102GT16]GOTO 2000;
IF [#102EQ#104]GOTO 1000;
G91 G00 G30 Z0 M80;
M81;
M87;
G28 Z0 M77;
T#149;
G30 Z0 M77;
M88;
M86;
M82;
G#100 G#101;
N1000 M99;
N2000 #3000=20 (TOOLNO.ALARM)
五 用户宏程序调用指令（宏B）
1 宏程序非模态调用G65
格式：G65 P（p）L（l）（自变量赋值）；
（p）：要调用的程序号
（l）：重复次数（默认值为1）
（自变量赋值）：数据传递到宏程序
例O123; O9011;
. #3=#1+#4;
G01 X#1 Y#3 F150;
. .
.
G65 P9011 A10 I5; (自变量赋值1地址A=用用户宏程序本体中的变
量#1; 地址I=#4 )
.
M30;

2宏程序调用还有模态调用（G66，G67）；G代码调用；M代码调用；T代码调用
附：常用非圆曲线方程
1、参数方程
（1）渐开线
圆（半径为a）的渐开线方程为：

（2）摆线
圆（半径为a）的摆线方程为：

2、椭圆、双曲线、抛物线方程
见表
表 椭圆、双曲线和抛物线方程

椭圆、双曲线抛物线的一般参数方程：
1 椭圆： X=a*cosα Y=b*sinα (a: 长半轴,b: 短半轴)
2 双曲线: X=a*secα Y=tgα
3 抛物线: X=2pt*t Y=2pt

实例1、加工如图所示零件椭圆槽，材料为YL12。使用¢10键槽铣刀分两层铣削，每一次切削深度为4㎜，试编程并加工零件。

图1 椭圆槽加工编程
(1)零件图分析
该零件材料为YL12，已知毛坯尺寸为100×100×15的方形坯料，且顶面、底面和四个侧面均已加工好。
(2)工艺分析
①装夹定位的确定 装夹采用压板或平口钳均可。
②加工刀具的确定 为了提高切削效率，采用T01为φ10mm的键槽铣刀,按椭圆槽中心轨迹运动，每次铣削深度为4㎜。
(3)确定加工坐标原点
根据零件图,可设置程序原点为工件中心的上表面。
（4）椭圆长半轴a=40,短半轴b=25,由椭圆方程 得

图1（工件）的刀具清单
产品名称及代号
Xxxxx
零件名称
Xxxx
零件图号
Xxxx
序号
刀具
编号
刀具规格/名称
数量
加工内容
刀具半径/mm
刀具材料
1
T01
Φ10键槽刀
1
Φ10椭圆槽
5

图1（工件）加工工艺表
单位名称
产品名称或
代号
零件名称
零件图号
材料

工序号
工序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备

平口+垫块

立式铣床

工序号
加工内容
刀具号
刀具
名称
刀具规格
(mm)
主轴转速
（r / min）
进给速度
（mm / min）
背吃刀量
（mm）
加工余量
（mm）
备注
1
铣椭圆槽
T01
键槽铣刀
Φ10
900
80

0

图1（工件）加工程序单
序号
程序内容
注释
%1510
程序名
N10
G90 G54 G00 X0 Y0 Z100
调用G54坐标系，初始定位
N20
M03 S900
主轴正转,转速900 r / min
N30
X-40 Y0
快速定位至椭圆左端点
N40
G43 Z5 H01
快速下到Z5
N50
#10=-4
Z坐标赋值
N60
IF [#10 GE -8]
条件语句
N70
M98 P0001
调用子程序
N80
#10=#10-4
修改Z坐标
N90
ENDIF
条件语句结束
N100
G01 Z5
抬刀
N110
G00 G49 X0 Y0 Z100
返回起始点
N120
M05
主轴停
N130
M30
程序结束

序号
子程序内容
注释
%0001
程序名
N10
G01 Z[#10] F100
下刀至铣削深度
N20
#1=-40
给自变量X赋值，起点为-40
N30
WHILE[#1LE40]
循环语句，加工上半椭圆
N40
#2=25/40*SQRT[40*40-#1*#1]
计算因变量Y的值
N50
G01 X{#1} Y[#2] F200
直线插补至相邻节点
N60
#1=#1+0.5
修改X坐标
N70
ENDW
循环语句结束
N80
#1=40
给自变量X赋值，起点为40
N90
WHILE[#1GE-40]
循环语句，加工下半椭圆
N100
#2=25/40*SQRT[40*40-#1*#1]
计算因变量Y的值
N110
G01 X{#1} Y-[#2] F200
直线插补至相邻节点
N120
#1=#1-0.5
修改X坐标
N130
ENDW
循环语句结束
N140
M99
子程序结束返回