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数控编程技术

数控编程技术. 第七章. 主编 周平 吴有恩 副主编 冯新红 揭晓 金黎明. 第 7 章　数控宏程序. FANUC 0i 用户宏程序 FANUC 系统Ａ类宏程序应用 FANUC 系统Ｂ类宏程序应用 SIEMENS 系统宏程序应用 华中世纪星数控系统宏程序应用. 第 7 章　数控宏程序. 7.1 FANUC 0i 用户宏程序. 7.1.1 用户宏功能.

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  1. 数控编程技术 第七章 主编 周平 吴有恩 副主编 冯新红 揭晓 金黎明

  2. 第7章　数控宏程序 FANUC 0i用户宏程序 FANUC系统Ａ类宏程序应用 FANUC系统Ｂ类宏程序应用 SIEMENS系统宏程序应用 华中世纪星数控系统宏程序应用

  3. 第7章　数控宏程序 7.1 FANUC 0i用户宏程序 7.1.1 用户宏功能 • 在编程中,经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器,用一个总指令来代表它们,使用时只需要给出这个总指令就能执行其功能.所存入的一系列指令称作用户宏程序或用户宏功能主体,这个总指令称作用户宏功能指令. • 数控系统可以使用用户宏程序的功能称为用户宏功能. 7.1.2 FANUC 0i系统的用户宏程序 FANUC 0i系统提供两种用户宏程序，即用户宏程序功能A和用户宏程序功能B。用户宏程序功能A可以说是FANUC系统的标准配置功能，任何配置的FANUC系统都具备此功能，而用户宏程序功能B虽不是FANUC系统的标准配置功能，但大多数的FANUC系统也支持用户宏程序功能B。

  4. 第7章　数控宏程序 7.1 FANUC 0i用户宏程序 7.1.4 变量 • 变量用变量符号“#”和后面的变量号指定。例如：#12 • 表达式可以用于指定变量号，此时，表达式必须封闭在括号中。 • 例如：#[#1+#2-12] • 宏程序中变量的类型： • 局部变量：#1~#33 • 公共变量：#100~#149，#500~#509 • 系统变量：#1000~#5335

  5. 第7章　数控宏程序 7.2 FANUC系统A类宏程序应用 7.2.1 A类宏变量 FANUC 0i-MB系统的变量分为公共变量和系统变量两类。1）公共变量 　　公共变量是在主程序和主程序调用的各用户宏程序内公用的变量。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。 公共变量的序号为：#100～#131；#500～#531。其中#100～#131公共变量在电源断电后即清零，重新开机时被设置为“0”；#500～#531公共变量即使断电后，它们的值也保持不变，因此也称为保持型变量。 2）系统变量 　　系统变量定义为：有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量包括刀具偏置变量，接口的输入/输出信号变量，位置信息变量等。　　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，刀具偏置变量序号为#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，不用作刀偏量的变量可用作保持型公共变量#500～#531。　　接口输入信号#1000～#1015，#1032。通过阅读这些系统变量，可以知道各输入口的情况。

  6. 第7章　数控宏程序 7.2 FANUC系统A类宏程序应用 7.2.2、宏指令G65宏指令G65可以实现丰富的宏功能，包括算术运算、逻辑运算等处理功能。　　一般形式： G65 Hm P#i Q#j R#k式中： m--宏程序功能，数值范围01～99；#i--运算结果存放处的变量名；#j--被操作的第一个变量，也可以是一个常数；#k--被操作的第二个变量，也可以是一个常数。

  7. 第7章　数控宏程序 7.2 FANUC系统A类宏程序应用 7.2.3、宏功能指令 （1）算术运算指令（如下表）

  8. 第7章　数控宏程序 7.2 FANUC系统A类宏程序应用 7.2.3、宏功能指令 （2）逻辑运算指令（如下表） （3）三角函数指令(如下表)

  9. 第7章　数控宏程序 7.2 FANUC系统A类宏程序应用 7.2.3、宏功能指令 （4）控制类指令（如下表)

  10. 第7章　数控宏程序 7.2 FANUC系统A类宏程序应用 7.2.4、用户宏程序应用举例 例：用宏程序和子程序功能顺序加工圆周等分孔。设圆心在O点，它在机床坐标系中的坐标为(X0,Y0)，在半径为r的圆周上均匀地钻几个等分孔，起始角度为α，孔数为n。以零件上表面为Z向零点。见右图 。 使用以下保持型变量：#502：半径r；#503：起始角度α；#504：孔数n，当n>0时，按逆时针方向加工，当n<0时，按顺时针方向加工；#505：孔底Z坐标值；#506：R平面Z坐标值；#507：F进给量。使用以下变量进行操作运算：#100：表示第i步钻第i孔的记数器；#101：记数器的最终值(为n 的绝对值)；#102：第i个孔的角度位置θi的值；#103：第i个孔的X坐标值；#104：第i个孔的Y坐标值；

  11. 第7章　数控宏程序 用用户宏程序编制的钻孔子程序如下：O9010N110 G65 H01 P#100 Q0 //#100 = 0N120 G65 H22 P#101 Q#504//#101 = │#504│N130 G65 H04 P#102 Q#100 R360//#102 = #100 ×360oN140 G65 H05 P#102 Q#102 R#504 //#102 = #102 / #504N150 G65 H02 P#102 Q#503 R#102 //#102 = #503 + #102当前孔角度位置 θi =α+ (360o×i) / nN160 G65 H32 P#103 Q#502 R#102 //#103 = #502 ×COS(#102)当前孔的 X坐标N170 G65 H31 P#104 Q#502 R#102 //#104 = #502 ×SIN(#102) 当前孔的Y坐标N180 G90 G98 G81 X#103 Y#104 Z#505 R#506 F#507 //加工当前孔(返回开始平面)N190 G65 H02 P#100 Q#100 R1 //#100 = #100+1孔计数N200 G65 H84 P-130 Q#100 R#101 //当#100 < #101时，向上返回到130程序段N210 M99 //子程序结束 调用上述子程序的主程序如下：O0010N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z20 //进入加工坐标系N20 M98 P9010 //调用钻孔子程序，加工圆周等分孔N30 Z20 //抬刀N40 G00 G90 X0 Y0 //返回加工坐标系零点 N50 M30 程序结束设置G54：X=-400，Y=-100，Z=-50。变量#500～#507可在程序中赋值，也可由MDI方式设定。

  12. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 • 7.3.1 基本指令 • 1、宏程序调用G65、G66 • 宏程序的非模态调用（G65） 宏程序的非模态调用是指在主程序中，宏程序可以被单个程序段单次调用。使用非模态代码G65，地址P指定的用户宏程序被调用。数据（自变量）能传递到用户宏程体中。调用指令格式：　G65P（宏程序号）　L（重复次数）（变量分配） 其中：G65――非模态宏程序调用指令P（宏程序号）――被调用的宏程序代号；L（重复次数）――宏程序重复运行的次数，重复次数为1时，可省略不写； （变量分配）――为宏程序中使用的变量赋值。 • 宏程序的模态调用（G66） G66指定宏程序模态调用，即执行沿移动轴移动的程序段后调用宏程序。数据（自变量）能传递到用户宏程体中。 调用指令格式：　G66P（宏程序号）　L（重复次数）（变量分配） 与子程序调用一样，宏程序调用包括非模态调用（G65）和模态调用（G66）都可以嵌套，一个宏程序可被另一个宏程序调用，最多可调用4重。宏程序嵌套时，局部变量也分别从0到4级嵌套，主程序是0级。

  13. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 7.3.1 基本指令 2、变量的分配类型 使用自变量指定时，其值被赋值到相应的局部变量。所谓自变量，就是在由用户宏指令调出的宏程序本体中，可给所用变量赋予的实际值。 文字变量与数字序号变量之间的关系 上表中，文字变量为除G、L、N、O、P以外的英文字母，一般可不按字母顺序排列，但I、J、K例外；＃1～＃26为数字序号变量。例：G65 P1000 A1.0 B2.0I3.0则上述程序段为宏程序的非模态调用格式，其含义为：调用宏程序号为1000的宏程序运行一次，并为宏程序中的变量赋值，其中：＃1为1.0，＃2为2.0，＃4为3.0。

  14. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 B类宏程序的算术和逻辑运算

  15. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 3、控制指令 控制指令可以控制用户宏程序的程序流程。 条件转移语句１ I F [ 条件表达式 ] GOTO n 　当条件满足时，程序就跳转到同一程序　中语句标号为ｎ的语句上继续执行 　当条件不满足时，程序执行下一条语句 条件转移语句２ WHILE [ 条件表达式 ] DO m ... … END m 当条件满足时，从DO m到ENDｍ之间的程序就重复执行。　　 　当条件不满足时，程序就执行ENDｍ下一条语句

  16. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 3、控制指令 控制指令可以控制用户宏程序的程序流程。 条件转移语句１ I F [ 条件表达式 ] GOTO n 　当条件满足时，程序就跳转到同一程序　中语句标号为ｎ的语句上继续执行 　当条件不满足时，程序执行下一条语句 条件转移语句２ WHILE [ 条件表达式 ] DO m ... … END m 当条件满足时，从DO m到ENDｍ之间的程序就重复执行。　　 　当条件不满足时，程序就执行ENDｍ下一条语句

  17. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 7.3.2 应用举例 椭圆的解析方程： 椭圆的参数方程： y b t x a

  18. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 例1 椭圆程序 O0001 N2 #100=1 角度步长 N4 #101=0 初始角度 N6 #102=361 终止角度 N8 #103=45 长半轴 N10 #104=25 短半轴 N12 #105=-10.0 深度 N13 G90G00X[#103+20]Y0Z100.0 刀具运行到(65,0,100)的位置 N14 S1000M03 N15 G01Z[#105]F1000.0 刀具下到-10mm N16 #114=#101 赋初始值 N18 #112=#103*COS[#114] 计算X坐标值 N20 #113=#104*SIN[#114] 计算Y坐标值 N22 G01G42X[ROUND[#112]]Y[ROUND[#113]]D02F500.0 走到第一点，并运行一个步长 N24 #114=#114+#100 变量#114增加一个角度步长 N26 IF[#114LT#102]GOTO18 条件判断#114是否小于361，满足则返回18 N28 G01G40X[#103+20]Y0 取消刀具补偿，回到(65,0) N30 G90G00Z100.0M05 快速抬刀 N32 M30 程序结束

  19. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 例2：以下图零件为例在车床上加工。该系列零件的右端面半球球径可取R15和R10，可将球径用变量表示。编程零件设在工件右端面中心，棒料Φ45。 从图中可以看出，编程所需节点，除A、D、E三点外，B、C点均与球径R有关。下面给出各节点坐标。

  20. 第7章　数控宏程序 7.3 FANUC系统B类宏程序应用 加工程序如下： O1001 T0101; G54 G90 G0 G95 M03 S800; X45 Z2 M07; #1=15; G71 U7 R1; G71 P10 Q20 U1 W0.2 F0.4 S750; N10 G0 X0 S1200; G3 X[2*#1] Z-#1 R#1 F0.15; G1 Z[-20-2*#1]; X40 Z-60; Z-100; N20 X45; G70 P10 Q20; G0 X200 Z200; M30;

  21. 第7章　数控宏程序 7.4 SIEMENS系统宏程序应用 7.4.1计算参数 SIEMENS系统宏程序应用的计算参数如下： 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）。 7.4.2 赋值方式 为程序的地址字赋值时，在地址字之后应使用“=”，N、G、L除外。 7.4.3 控制指令 控制指令主要有： IF 条件 GOTOF 标号IF 条件 GOTOB 标号 说明： IF----如果满足条件，跳转到标号处；如果不满足条件，执行下一条指令； GOTOF----向前跳转； GOTOB----向后跳转； 标号----目标程序段的标记符。

  22. 第7章　数控宏程序 7.4 SIEMENS系统宏程序应用 7.4.4 应用举例 例:采用Φ20R4铣刀加工SR30的球,已知球心坐标为 （X0,Y0,Z-5.） 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。

  23. 第7章　数控宏程序 7.4 SIEMENS系统宏程序应用 7.4.4 应用举例 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，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）=15.349º 起始位置X值=34*COS（15.349）+6=38.787 起始位置Z值=0 （通用表达式=34*sin（15.349）-5-4） 变量定义： R1为圆心角，范围由（15.349，90） R2为刀尖中心X值，=34*COS[#1]+6 R3为刀尖中心Z值，=34*SIN[#1]-5-4

  24. 第7章　数控宏程序 7.4 SIEMENS系统宏程序应用 7.4.4 应用举例 加工程序： M03S3000； G00G90G54Z100.； R1=15.349 X50.Y0； Z10.； LABEL:R2=34*COS(R1)+6； R3=34*SIN(R1)-5-4; G01Z=R3F900; X=R2; G02X=R2Y0I=-R2J0; R1=R1+1; IF R1<=90 GOTOB LABEL G00Z100.; M30;

  25. 第7章　数控宏程序 7.5 华中世纪星数控系统宏程序应用程序应用 7.5.1 宏变量及常量 (1)宏变量 1）公共变量：分为全局变量和局部变量。 #0～#49 当前局部变量 #50～#199 全局变量 #200～#249 0 层局部变量 #250～#299 1 层局部变量 #300～#349 2 层局部变量 #350～#399 3 层局部变量 #400～#449 4 层局部变量 #450～#499 5 层局部变量 #500～#549 6 层局部变量 #550～#599 7 层局部变量 华中数控系统可以子程序嵌套调用，调用的深度最多可以有九层。每一层子程序都有自己独立的局部变量，变量个数为50。如当前局部变量为#0～#49；第一层局部变量为#200～#249；第二层局部变量为#250～#299；依此类推。 2）系统变量：为有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。 (2) 常量 PI: 圆周率π TRUE: 条件成立(真) FALSE: 条件不成立(假)

  26. 第7章　数控宏程序 7.5 华中世纪星数控系统宏程序应用程序应用 7.5.2 运算符与表达式 (1) 算术运算符 +， -， *， / (2) 条件运算符 EQ（=）， NE（≠），GT（＞） GE（≥）， LT(＜), LE(≤) (3) 逻辑运算符 AND, OR, NOT (4) 函数 SIN（正弦）, COS（余弦）, TAN（正切）, ATAN（反正切） ABS（绝对值）, INT（取整）, SIGN（取符号）, SQRT（平方根）, EXP（指数） (5) 表达式 用运算符连接起来的常数宏变量构成表达式。 7.5.3 赋值语句 格式：宏变量=常数或表达式

  27. 第7章　数控宏程序 7.5 华中世纪星数控系统宏程序应用程序应用 7.5.4 条件判别语句IF, ELSE, ENDIF 格式:(i) IF 条件表达式 …条件成立（真） ELSE …条件不成立（假） ENDIF 格式:(ii) IF 条件表达式 …条件成立（真） ENDIF 指令说明：条件成立时，执行IF和ELSE间的程序或IF和ENDIF间的程序。条件不成立，执行ELSE和ENDIF间的程序或ENDIF后的程序段。 7.5.5 循环语句WHILE，ENDW 格式: WIIILE 条件表达式 …条件成立（真） ENDW 指令说明：条件成立时，执行WHILE和ENDW间的程序。条件不成立，执行ENDW的下一个程序段。

  28. 谢谢观看！ 撰稿教师：周平

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