宏程序在FANUC 0I系统的数控车加工特形件的探讨

数控车削中经常会遇到一些形状复杂但却有一定规律的零件，如：椭圆、抛物线、双曲线等异形曲面的加工，尽管使用各种C A D/C A M软件来自动编制数控加工程序已经成为现实，但自动生成的程序不能直接应用于生产，所以各种“疑难杂症”的解决往往还要依靠手动编程。手动编程可以使用变量编程即用户宏程序，它是FANU C数控系统中的特殊编程功能，其实质就是带有变量的子程序，用户宏程序本体中既可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理，从而将有规律的形状或尺寸用最短的程序段表示出来，编写的程序清晰简洁、逻辑严密、通用性强，在机械加工中得到了广泛应用。

一、宏指令的基本理论

FANUC系统提供两类用户宏指令，即A类宏指令和B类宏指令。早期的FANU C系统中曾广泛使用A类宏指令，主要特征为使用G65代码作为宏指令专用代码，包括宏变量的赋值、运算、条件调用等。FANUC 0i系统使用B类宏指令，其可以兼容A类宏指令，且功能更强大，编程更直观。因此本文重点介绍B类宏指令的基本概念及其用法。

1.变量

普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离，例如：G01X150.0；当使用用户宏程序时,数值可以直接指定或用变量指定。当用变量时，变量值可用程序或由M D I方式设定、修改。例如：#1=#22=100；G0lX#lF0.1；其与G01X100F0.1效果一样。

(1)变量的表示

一般的编程中允许对变量命名，用户宏程序不可以，一个变量需用“#”号和后面的变量号指定。变量号可以是数值或表达式，但必须注意此时表达式必须封闭在“[]”中。例如：#1(主要用于A类宏指令)；#[#1+#3+5]若#1=100，#3=2，则该变量表示#107。

(2)变量的类型

变量根据变量号可以分成4种类型

(3)变量值范围

局部变量和公共变量可以是0值或以下范围中的值：-1047～-10-29或10-29～1047，若计算结果超出该范围，则发出报警NO.111。

(4)变量的引用

在程序中的地址后指定变量号即可引用其变量值。例如：G00X#1Z#2；当用表达式指定变量时，必须将表达式放在括号中，例如：G01X[#2+#5] F#1。被引用变量的值根据地址的最小设定单位自动地舍入。

例如：当C N C把10.1428赋值给变量#102，且以1um为单位执行G00 X#102语句时，实际指令值为10.143。改变引用变量的值的符号，要把“—”号放在“#”的前面。即：G00 X —#120。

(5)关于变量的其他说明

表达式可以表示变量号和变量，且两者并不相同。例如：X#[#1+#2]和X[#1+#2]不相等。

在程序中定义变量时，小数点可以省略。例如：当定义#1=108；变量#1的实际值是108.000。

若变量值未定义即为“空”变量。当引用未定义的变量并执行时，变量及地址字都被忽略。例如：当变量#130的值是0，变量#150的值为空时，执行G00X#130Z#150；程序的结果为G00X0。

变量#0总是空变量。其不能写，只能读。

程序号、顺序号和任选程序跳转号不能使用变量。例如：O#2，/#5G00X80；N#6Z100；等语句不能在程序中出现。

2.变量的算术和逻辑运算

宏程序可以利用变量进行算术和逻辑运算，例如减法：#i=#j-#k；运算符右边的表达式可包含常量和“/”或由函数、运算符组的变量。表达式中的变量#j和#k可以用常数赋值，左边的变量也可以用表达式赋值。

(1)运算符的优先级

按照优先的先后顺序依次是：函数乘和除运算(*，/，AND，MOD)加和减运算(+，﹣，OR，XOR)。用“[]”可以改变运算的优先级，最里层的“[]”优先运算，“[]”最多可以嵌套使用5级(包括函数内部使用的括号)当超出5级时，会出现NO.118报警。

(2)变量的赋值

直接赋值

变量可以在操作面版上用M D I方式直接赋值，也可以在程序中以等式方式赋值，但等号左边不能用表达式。

如：#110=60；

#110=40+30；

引用赋值

宏程序以子程序方式出现，所用的变量可在宏调用时赋值。如：G65 P0060 X120 Z30 F100；此程序段中，X，Z不代表进给字，而是对应于宏程序中的变量号，变量的具体数值由引数后的数值决定。

二、宏程序的功能语句

在程序中，使用G O T O和IF语句可以起到改变和控制程序流向的作用。有4种转移和循环操作可供使用：

1.无条件转移语句(GOTO)

转移到有顺序号m的程序段，如：G O T O1；(转移到第一行)。

2.条件转移IF[表达式]GOTOm如果条件表达式满足，转移到标有顺序号m的程序段；如果条件不满足，则执行下一个程序段（如图1所示）。

3.条件转移IF[表达式]THEN

如果表达式满足，执行预先决定的宏程序语句，且只执行一个宏程序语句。例如：I F[#1EQ#3] T HE N #4=8；表示如果#1和#3的值相同，将8赋给#4。

4.循环功能(WHILE)语句

如果WHIL E后指定的表达式条件满足，执行D O到E N D之间的程序；否则，转到E N D后的程序(如图2所示)。

三、宏程序的调用

宏程序的调用可以通过指令M98或G65来实现，使用M98方式调用和子程序调用格式一样，但使用前必须了解宏程序使用了哪些变量，并对变量赋值。G65指令称为宏程序非模态调用指令，其使用格式如：G65 P0040 L6自变量地址；P为宏程序号。L为调用次数，缺省时为1次。自变量地址为用户使用系统提供的自定义地址号表达的变量值。

四、宏程序在椭圆加工中的应用实例

一带有椭球面的工件（如图3所示）。长轴a=40㎜，短轴b=20㎜。

椭圆标准方程为：(X-m)2

/b2

+(Z-n)2

/a2

=1，m，n

分别为X方向和Z方向中心坐标。

参数方程：Z=20cosΦ X=2×10sinΦ

椭球的中心为图3中的(0,0)点，但一般工件坐标系建立在工件的右端面，为了让椭球的中心与工件坐标系重合，通过程序将椭球的中心向右移动一个长半轴即#103=20，这样才能顺利地完成工件的加工。手工编制加工程序：

O0005

N10G98;

N20T0202;

N30M03S800;

N40G00X100Z100;

N50G00X30Z10;

N60G73U2W2R5;

N70G73P80Q140U0.5W0.1F100;

N80G01X0Z0F50;

N90M98P0002;

N100G01X20Z-50;

N110Z-60;

N120G01X28;

N130G00X100;

N140Z10;

N150M00;

N160G42X25Z2;

N170M03S1000;

N180G70P80Q140F60;

N190G40G00X100;

N200Z100

N210M30;

子程序

N10T0202;

N20M03S500;

N30G01X30Z10F50;

N40#101=20;

N50#102=10;

N60#103=20;

N70#104=SQRT[#101*#101-#103*#103];

N80G01X#104Z[#103-20];

N90#103=#103-0.5;

N100IF [#103GT-15] GO TO 70;

N110M99;(返回主程序)