數控宏程序基礎的應用

張睿良

如果你是機械專業，那么肯定知道有門學科叫數控技術；如果你是數控技術專業，那么有門課程叫數控編程。所以本文章的說明對象就是數控技術的重點——編程！

     學習數控的人都知道編程的重要性，一個零件從毛坯到最終成型都需要編程。但不論是手工編程或者軟件編程都必須要有很好的加工思路特，特別是手工編程！ 這里加工思路就不詳細贅述了，相信做的時間久了自然會有感悟。但是，有一種數控編程技術不是做的久就可以學會的，那就是宏程序！如果說數控編程技術是這個領域的座金字塔，那么宏程序無疑是金字塔的塔尖！很多人領略過宏程序的魅力，各大市、省乃至國家級技能競賽都少不了它。所以很多人為之努力，但往往都不戰而退。。。。。。

     我們走到每一個書店，走到數控技術專欄面前，都會有關于宏程序學習的書刊。但絕大多數是照本宣科、大同小異，都沒有講到宏程序學習的核心。那么什么是它的核心？我個人認為，通俗易懂、最簡單的理解方法就是核心。接下來我將會為學習數控編程技術的人講講我學習的思路，以及是如何理解的。那么至于我懂多少，這并不重要；重要的是你看了我的理解方法，是不是學會了宏程序。當然，如果你還沒到學習宏程序的時候，請繼續努力學好基礎。
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3 F* ^; H+ l2 U/ s( V; K    首先宏程序分兩種——A類和B類。坦白的說，A類我從來不看，同時我也相信99.99%是用不到的。如果你鉆這個牛角尖去看A類宏程序，用網絡流行語來說，你就是閑的蛋疼！ B類宏程序就是我們常見到的一種，我相信用到它的幾率是99.99%。如果你學宏程序，卻不學B類，那真是大熱天穿棉襖——病的不輕。我們直接進入正題吧。
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    先看一個最常見的宏程序應用實例：（車床——FANUC系統）
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) B5 f- S- |' r8 x: C# n    其實數控系統中，除了西門子的宏程序格式不大眾化，其他系統都差不多的。就個人來看發那科系統的宏指令做的比西門子好，但西門子的其他功能指令卻獨占鰲頭。在講之前，先說幾個基本概念：
    1，符號
8 C1 L, V% Z- K( F: r7 J5 V; P, X         “#1”  這個符號很常見，因為是要被賦值的對象。那個“1”沒別的意思，你可以理解為1號代表。所以也會有2號，寫作“#2” 如此而已！
7 _' A3 l8 q" }4 _+ Q( O    2，賦值
! ~( {8 N0 {8 C( z         “#1=10” 這是什么意思？ 其實就是把“10”這個數賦值給了“#1”。只要你賦了值，那么“#1”就等于10了。比如某段程序“G01 X10"我用  
          宏指令表示”G01 X#1" 他的意思和G01 X10“是一樣的。
    3，運算
1 y1 e) ^/ |$ S          假設我給#1賦值為10，#2賦值為20，那么#1+#2等于多少？很簡單嘛，等于30。這個如果不理解，騎車去找你小學老師吧。記得要
  i6 m2 e% X, M& P& U          邊騎邊哭！后面有稍微復雜的宏程序會用到乘法，除法或者分數等等，他們的運算順序不要搞錯！如果這個不懂，同樣的也哭著
          去找你小學老師吧。
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言歸正傳！介紹下我對宏程序的理解：描述刀具在工件坐標系的位置！通俗的說就是自己要清楚刀具是怎么走才能做出零件。例如“G0 X20 ” 這程序段表示什么？表示當前刀具在直徑20MM的地方，宏程序也是一樣的。
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: b8 @! @0 B6 t8 |8 A5 \    如圖，這是最基本的車床類非圓曲線零件——橢圓。它的標準方程是：Z^2/60^2+X^2/20^2=1  （這里要說明的是，學宏程序需要有一定的數學功底，但也并不需要多么的高深，高二水平就可以了。如果達不到那么最基本的三角函數要知道）。這個方程是描述的什么意思我就不說了，沒多大意義。但你要知道橢圓的基本參數：長半軸和短半軸?。ㄈ绻@不知道，那去翻書吧）。此圖中的長、短半軸分別是60和20。這就是在方程中我們看到的兩個分母。Z、X分別代表什么呢？他們代表橢圓上的某一個點。當你的Z取60，那么對應的X值就是0。

     說到這，要介紹兩個“點”的概念：橢圓中心點和零件原點。零件原點一般取在零件的右端面中心，這樣就構成了一個直角坐標系。那么圖中的任何長度方向數值，都是帶負號的！這個是基礎不再贅述。橢圓中心點在X0 Z-60處。區別橢圓中心和零件原點是很重要的，很多學習宏程序的人會把這兩個點弄混淆！
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$ h* [" q/ g( O; U0 a. \    下面我們做零件切削刀路分析；首先這個零件我們加工順序是從右向左，那么刀具當是從零件右端面起切，至最左端結束（這里不考慮裝夾）。那么我們怎么做才能讓刀具“聽話”的按照我們的思路切削呢？怎么樣把我們的加工思路體現在數控程序里呢？還是直接看程序吧(只寫精加工）！

- ]3 {# A8 C( I    FANUC
T0101                    (FANUC系統宏程序格式自己看書）
S500M03
G0X0Z2               刀具初始定位
G01Z0F150         慢慢走到零件右端中心
( [6 s, J* B+ |: G8 Z- b! r#1=60                 

# W$ W: f; Z. [, o6 O我們以橢圓長半軸為自變量（什么是自變量？可以理解為自己是不斷變化的數值，并且會因方程關系而影響其他數值；
! l* S) ~3 ^' C這個值有正負之分。取決于需要加工的部分是在橢圓中心點的哪邊。這里取60，是因為圖中橢圓要從最右端加工，而最
1 _0 m# N4 H1 p: T! Z* C3 _" j右端的坐標值相對于橢圓中心是60。因此長半軸、短半軸的取值不是由零件原點決定，而是根據橢圓中心決定的，需格
外注意?。?font class="jammer">" j/ k+ n. E4 k. F  ?3 m0 ]! d3 Q
                             
: B" `/ ~3 h5 G) uWHILE [#1 GE 0] DO1    這句話的意思是：如果#1的值大于等于60，那么就一直執行DO1、END1里的程序段，直到不符合條件！

#2=20×SQRT[1-#1*#1/60/60]     此程#2表示橢圓短半軸，跟著長半軸變化而變化。"SQRT“表示根號。具體符號意思看書吧。
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G01X[#2*2] Z[#1-60]     

6 I: |+ `! L! `- x& ^$ x. g5 D這里是重點！我認為這是宏程序的核心！前面說過，宏程序其實就是描述刀具軌跡且具有邏輯運算的程序。這一
步直接關系到程序的正確與否！首先說明為什么#2要乘以2。因為這里的#2表示短半軸，可以理解為零件X方向單
3 ]' z6 h0 L0 d4 M邊值。那么在實際零件里，是雙邊的值才對，所以要乘以2！重點是Z值?。。。。。。?/font>
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* T3 B1 U3 ?9 D& \/ G4 \" Z; I+ ?; l我們先想想，做這個零件，刀具肯定是從右向左加工的。也就是說Z值是從“-1到-2再到-3一直到-60”的順序變化的。如果這個Z段改為”Z#1”那么會怎么樣？ 我們發現他的第一刀在Z60處！因為#1=60！而我們加工時第一刀應該在Z0！如果#1一直減小
0 i" o, U5 U+ q/ J. e) M/ |+ A那么Z加工方向是對了，但值卻不對。他是從60一直加工到0。加工完我們就會發現根本沒做零件，走了空刀而
. a, X7 J7 _& {已！那我們需要的是從0加工到-60。所以重點是怎么樣才能把他的第一刀定位在Z0！其實很簡單，我們給他點“障
+ f7 X, R$ y% _& g礙”，在#1后面減去60。那么第一刀就會在Z0了。因為60-60=0。。。好，我們看看對不對。第一刀Z0,第二刀Z-1(
; |) m+ S9 y! w5 {4 o8 Z這里假設#1每次運算后，減1）第三刀Z-2（程序Z[58-60]的緣故)，我們就發現Z值和他的方向都是對的！總而言之
! S8 ^& X# B8 wZ向的第一刀在你選擇加工的初始點上就可以了！如果把零件原點和橢圓中心原點設置在一起。那么Z段程序就應
該是“Z#1.這里面的奧妙自己摸索，已經講的詳細了。

+ Z5 P; Z4 o; U4 d" ?; ^
#1=#1-1                        
4 I+ C1 o6 n. G! }
這程序段意思是#1每經過一次運算后遞減1。（一般遞減值不會這么大，0.1就可以了。只是這里取1是為配合上面
6 E! [: s2 \3 w+ ~的講解）
5 y5 {: v$ o- S+ q5 m
4 l) g  B: K. O5 N2 XEND1
+ N9 f* n* f- k. ^G0X100
Z100
5 ?  u0 I' x1 ]7 t1 vM30
) f3 h' ?: u8 H+ ?/ t。。。。。。
這里用橢圓的加工做了宏程序的基礎講解。其實宏程序的編制就是控制刀具的，只不過多了點運算，加減乘除等等。當然，復雜的也有，而且相當復雜，比如，如何在三爪卡盤上不加墊片的方式車偏心零件。加工中心機床中，如何用宏編制立體五角星或者空間曲面等等。
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& \" y8 E+ \+ U            以上文字沒有使用半點“文學方面”的文采，全是白話文。華而不實、咬文嚼字的資料，已經很多我就不寫了，通俗就是最好的。
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$ P* [) x& }" t           由于是分兩天寫的資料，可能銜接的不太好；或者有什么錯誤還望指出。

duanyz

非常好，我初中畢業的都看懂了，但實際是用要難的多吧？

老鷹

是原創嗎？

星-星

謝謝分享，學習

ywjianghu

廣數用的是宏A。
# B) G$ z. ]6 a0 K其實，A和B，是表達方式不同。

冷月梧桐

應該是樓主原創的，幸苦了。
但需要更指一點：A類我從來不看，同時我也相信99.99%是用不到的。如果你鉆這個牛角尖去看A類宏程序，用網絡流行語來說，你就是閑的蛋疼！。在邏輯語言橫行的今天，B類用著確實比A類宏方便的多，但是在早起的數控系統（早期的凱恩帝和廣數）并不支持B類宏的輸入，它們只能用A類宏
) @. O7 m" \, I; E有機會可以多多探討宏程序也是不錯的，貌似樓主傾向于數控車

老飄

學習了，學習了…………并感謝樓主的通篇平實易懂的講解…………

祭奠那歲月

應該是原創吧  挺好的  主要佩服你這么有耐心些這些東西

wangice

只講了些皮毛，真的不能在皮毛了。不過我還是喜歡西門子的系統，FANUC的簡直廢到渣。

yangjian6471

誰有數控仿真軟件，   我想校驗宏程序yong。謝謝了大俠。   Q453657396