數(shù)控車削中經(jīng)常會(huì)遇到一些形狀復(fù)雜但卻有一定規(guī)律的零件，如：橢圓、拋物線、雙曲線等異形曲面的加工，盡管使用各種C A D/C A M軟件來(lái)自動(dòng)編制數(shù)控加工程序已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，但自動(dòng)生成的程序不能直接應(yīng)用于生產(chǎn)，所以各種“疑難雜癥”的解決往往還要依靠手動(dòng)編程。手動(dòng)編程可以使用變量編程即用戶宏程序，它是FANU C數(shù)控系統(tǒng)中的特殊編程功能，其實(shí)質(zhì)就是帶有變量的子程序，用戶宏程序本體中既可以使用變量進(jìn)行編程，還可以用宏指令對(duì)這些變量進(jìn)行賦值、運(yùn)算等處理，從而將有規(guī)律的形狀或尺寸用最短的程序段表示出來(lái)，編寫的程序清晰簡(jiǎn)潔、邏輯嚴(yán)密、通用性強(qiáng)，在機(jī)械加工中得到了廣泛應(yīng)用。

一、宏指令的基本理論

FANUC系統(tǒng)提供兩類用戶宏指令，即A類宏指令和B類宏指令。早期的FANU C系統(tǒng)中曾廣泛使用A類宏指令，主要特征為使用G65代碼作為宏指令專用代碼，包括宏變量的賦值、運(yùn)算、條件調(diào)用等。FANUC 0i系統(tǒng)使用B類宏指令，其可以兼容A類宏指令，且功能更強(qiáng)大，編程更直觀。因此本文重點(diǎn)介紹B類宏指令的基本概念及其用法。

1.變量

普通加工程序直接用數(shù)值指定G代碼和移動(dòng)距離，例如：G01 X150.0；當(dāng)使用用戶宏程序時(shí),數(shù)值可以直接指定或用變量指定。當(dāng)用變量時(shí)，變量值可用程序或由M D I方式設(shè)定、修改。例如：#1=#22=100；G0l X#l F0.1；其與G01 X100 F0.1效果一樣。

(1)變量的表示

一般的編程中允許對(duì)變量命名，用戶宏程序不可以，一個(gè)變量需用“#”號(hào)和后面的變量號(hào)指定。變量號(hào)可以是數(shù)值或表達(dá)式，但必須注意此時(shí)表達(dá)式必須封閉在“[]”中。例如：#1(主要用于A類宏指令)；#[#1+#3+5]若#1=100，#3=2，則該變量表示#107。

(2)變量的類型

變量根據(jù)變量號(hào)可以分成4種類型(見(jiàn)表1)。

(3)變量值范圍

局部變量和公共變量可以是0值或以下范圍中的值：-1047～-10-29或10-29～1047，若計(jì)算結(jié)果超出該范圍，則發(fā)出報(bào)警NO.111。

(4)變量的引用

在程序中的地址后指定變量號(hào)即可引用其變量值。例如：G00 X#1 Z#2；當(dāng)用表達(dá)式指定變量時(shí)，必須將表達(dá)式放在括號(hào)中，例如：G01X[#2+#5] F#1。被引用變量的值根據(jù)地址的最小設(shè)定單位自動(dòng)地舍入。

例如：當(dāng)C N C把10.1428賦值給變量#102，且以1u m為單位執(zhí)行G00 X#102語(yǔ)句時(shí)，實(shí)際指令值為10.143。改變引用變量的值的符號(hào)，要把“—”號(hào)放在“#”的前面。即：G00 X —#120。

(5)關(guān)于變量的其他說(shuō)明

①表達(dá)式可以表示變量號(hào)和變量，且兩者并不相同。例如：X#[#1+#2]和X [#1+#2]不相等。

②在程序中定義變量時(shí)，小數(shù)點(diǎn)可以省略。例如：當(dāng)定義#1=108；變量#1的實(shí)際值是108.000。

③若變量值未定義即為“空”變量。當(dāng)引用未定義的變量并執(zhí)行時(shí)，變量及地址字都被忽略。例如：當(dāng)變量#130的值是0，變量#150的值為空時(shí)，執(zhí)行G00 X#130 Z#150；程序的結(jié)果為G00 X0。

④變量#0總是空變量。其不能寫，只能讀。

⑤程序號(hào)、順序號(hào)和任選程序跳轉(zhuǎn)號(hào)不能使用變量。例如：O#2，/#5G00X80；N#6Z100；等語(yǔ)句不能在程序中出現(xiàn)。

2.變量的算術(shù)和邏輯運(yùn)算

宏程序可以利用變量進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，例如減法：#i=#j-#k；運(yùn)算符右邊的表達(dá)式可包含常量和“/”或由函數(shù)、運(yùn)算符組的變量。表達(dá)式中的變量#j和#k可以用常數(shù)賦值，左邊的變量也可以用表達(dá)式賦值。

(1)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)

按照優(yōu)先的先后順序依次是：函數(shù)→乘和除運(yùn)算(*，/，AND，MOD)→加和減運(yùn)算(+，﹣，OR，X OR)。用“[]”可以改變運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)，最里層的“[]”優(yōu)先運(yùn)算，“[]”最多可以嵌套使用5級(jí)(包括函數(shù)內(nèi)部使用的括號(hào))當(dāng)超出5級(jí)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)NO.118報(bào)警。

(2)變量的賦值

①直接賦值

變量可以在操作面版上用M D I方式直接賦值，也可以在程序中以等式方式賦值，但等號(hào)左邊不能用表達(dá)式。

如：#110=60；

#110=40+30；

②引用賦值

宏程序以子程序方式出現(xiàn)，所用的變量可在宏調(diào)用時(shí)賦值。如：G65 P0060 X120 Z30 F100；此程序段中，X，Z不代表進(jìn)給字，而是對(duì)應(yīng)于宏程序中的變量號(hào)，變量的具體數(shù)值由引數(shù)后的數(shù)值決定。

二、宏程序的功能語(yǔ)句

在程序中，使用G O T O和I F語(yǔ)句可以起到改變和控制程序流向的作用。有4種轉(zhuǎn)移和循環(huán)操作可供使用：

1.無(wú)條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句(GOTO)

轉(zhuǎn)移到有順序號(hào)m的程序段，如：G O T O1；(轉(zhuǎn)移到第一行)。

2.條件轉(zhuǎn)移IF[表達(dá)式]GOTO m如果條件表達(dá)式滿足，轉(zhuǎn)移到標(biāo)有順序號(hào)m的程序段；如果條件不滿足，則執(zhí)行下一個(gè)程序段（如圖1所示）。

3.條件轉(zhuǎn)移IF[表達(dá)式]THEN

如果表達(dá)式滿足，執(zhí)行預(yù)先決定的宏程序語(yǔ)句，且只執(zhí)行一個(gè)宏程序語(yǔ)句。例如：I F[#1E Q#3] T H E N #4=8；表示如果#1和#3的值相同，將8賦給#4。

4.循環(huán)功能(WHILE)語(yǔ)句

如果WHIL E后指定的表達(dá)式條件滿足，執(zhí)行D O到E N D之間的程序；否則，轉(zhuǎn)到E N D后的程序(如圖2所示)。

三、宏程序的調(diào)用

宏程序的調(diào)用可以通過(guò)指令M98或G65來(lái)實(shí)現(xiàn)，使用M98方式調(diào)用和子程序調(diào)用格式一樣，但使用前必須了解宏程序使用了哪些變量，并對(duì)變量賦值。G65指令稱為宏程序非模態(tài)調(diào)用指令，其使用格式如：G65 P0040 L6自變量地址；P為宏程序號(hào)。L為調(diào)用次數(shù)，缺省時(shí)為1次。自變量地址為用戶使用系統(tǒng)提供的自定義地址號(hào)表達(dá)的變量值。

四、宏程序在橢圓加工中的應(yīng)用實(shí)例

一帶有橢球面的工件（如圖3所示）。長(zhǎng)軸a=40㎜，短軸b=20㎜。

橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程為：(X-m)2

/b2

+(Z-n)2

/a2

=1，m，n

分別為X方向和Z方向中心坐標(biāo)。

參數(shù)方程：Z=20cosΦ X=2×10sinΦ

橢球的中心為圖3中的(0,0)點(diǎn)，但一般工件坐標(biāo)系建立在工件的右端面，為了讓橢球的中心與工件坐標(biāo)系重合，通過(guò)程序?qū)E球的中心向右移動(dòng)一個(gè)長(zhǎng)半軸即#103=20，這樣才能順利地完成工件的加工。手工編制加工程序：

O0005

N10 G98;

N20 T0202;

N30 M03 S800;

N40 G00 X100 Z100;

N50 G00 X30 Z10;

N60 G73 U2 W2 R5;

N70 G73 P80 Q140 U0.5 W0.1 F100;

N80 G01 X0 Z0 F50;

N90 M98 P0002;

N100 G01 X20 Z-50;

N110 Z-60;

N120 G01 X28;

N130 G00 X100;

N140 Z10;

N150 M00;

N160 G42 X25 Z2;

N170 M03 S1000;

N180 G70 P80 Q140 F60;

N190 G40 G00 X100;

N200 Z100

N210 M30;

子程序

N10 T0202;

N20 M03 S500;

N30 G01 X30 Z10 F50;

N40 #101=20;

N50 #102=10;

N60 #103=20;

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

N80 G01 X#104 Z[#103-20];

N90 #103=#103-0.5;

N100 IF [#103GT-15] GO TO 70;

N110 M99;(返回主程序)

工件三維圖如圖4所示。

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宏程序在FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控車加工特形件的探討

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