FANUC Oi系统数控车床的宏程序编制陈 成（无锡科技职业学院 机电工程系 214028）摘要：用户宏程序是提高数控车床性能的一种特殊功能，它是使用变量来代替程序中的功能代码或地址值而编制的加工程序这些变量可同因数一样进行逻辑运算，因而可以使复杂的程序大大简化关键词：宏程序、宏指令、非圆二次曲线、变量Macro Programming of CNC Lathe with FANUC 0i Systemchen cheng(Wuxi Professional College of Science and Technology,Electromechanical Department,214028)Abstract: User macro programs are special functions to improve the performance of CNC lathe which replaces the functional codes or addresses with variables. These variables can do logical operations like the factors so that they can simplify the complex programs effectively.Keywords: macro program, macroinstruction, non-circular quadratic curves, variable0、 引言随着我国机械行业的飞速发展，数控加工技术在机械制造业中得到了越来越广泛的运用，很多企业都引进了数控机床设备。
用户在使用数控机床设备加工工件时，只需按照各种数控编程指令的格式编程即可通用的数控系统在处理插补和伺服时都是采用边插补边控制伺服的方式由于非圆曲线形状教为复杂，在插补时需要处理的数据量大，同时响应速度的要求较高，因此，一般的数控系统只有直线插补和圆弧插补两种插补功能，并不具备其它曲线的插补功能在传统的CNC编程时有时这些指令满足不了用户的要求，如加工椭圆、抛物线、双曲线等，这时就可使用用户宏程序功能，用户可以根据需要自己扩展数控系统的功能1、正文用户宏程序是提高数控车床性能的一种特殊功能，使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令象子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个指令就能执行其功能用户宏程序的最大特点是：可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便虽然子程序对编制相同加工操作的程序非常有用，但用户宏程序由于允许使用变量算术和逻辑运算及条件转移指令，使得编制相同加工操作的程序更加方便、更容易，可将相同加工操作编为通用程序，如型腔加工宏程序和固定加工循环宏程序，使用时加工宏程序可用一条简单指令调用，用户宏程序的调用和子程序的调用完全一样宏程序与普通程序相比较，普通程序的程序字为常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和适用性。
而在用户宏程序的本体中，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、运算等处理通过使用宏程序能执行一些有规律变化的动作，如前文中提到的椭圆、抛物线、双曲线等非圆二次曲线用户宏程序分为A、B两类，一般情况下，FANUC 0TD系统采用A类程序，而FANUC 0i系统则采用B类宏程序现在的数控车床用FANUC系统一般以FANUC Oi系统为主本文研究B类宏程序在精加工非圆二次曲线上的应用1.1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G01 X52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指定时，变量值可用程序或用MDI面板上的操作改变1） 变量的表示用户宏程序执行变量用变量符号#和后面的变量号指定，例#1、#2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#[#1+#2—10]2） 变量的类型变量根据变量号可以分成空变量、局部变量、公共变量、系统变量四种类型1） 空变量（#0）该变量总是空，没有值能赋给该变量2） 局部变量（#1~#33）局部变量是在宏程序中局部使用的变量，只能用在宏程序中存储数据，例如运算结果当断电时，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。
3） 公共变量（#100~#199、#500~#999）公共变量在不同的宏程序中的意义相同，贯穿于整个程序的过程当断电时，变量#100~#199初始化为空，变量#500~#999的数据保存4）系统变量（#1000~ ）系统变量用于读和写CNC运行时的各种数据，例如刀具当前位置和补偿值、接口输入与接口输出信号变量及位置信号变量等3） 变量的引用将跟随在地址符后的数值用变量来代替即为引用变量例G01 X#100 Y#101 F#1024） 变量的赋值（1） 直接赋值变量可以在操作面板上用MDI方式直接赋值，也可以在程序中以等式方式赋值，当等号左边不能用表达式例#100=24.5，#101=36.7+40.32） 引数赋值宏程序以子程序的方式出现，所用的变量可在宏程序调用时赋值5） 变量的各种运算用户宏程序的变量可以进行算术和逻辑运算运算符右边的表达式可包含常量和由函数或运算符组成的变量功 能格 式备 注定义#i=#j加法#i=#j+#k减法#i=#j-#k乘法#i=#j*#k除法#i=#j/#k正弦#i=SIN[#j]角度的单位为“度”反正弦#i=ASIN[#j]余弦#i=COS[#j]反余弦#i=ACOS[#j]正切#i=TAN[#j]反正切#i= ATAN[#j]平方根#i=SQRT[#j]绝对值#i=ABS[#j]舍入#i=ROUN[#j]上取整#i=FIX[#j]下取整#i=FUP[#j]自然对数#i=LN[#j]指数函数#i=EXP[#j]或#i=#j OR #k逻辑运算一位一位地按二进制数执行异或#i=#j XOR #k与#i=#j AND #k从BCD转为BIN#i=BIN[#j]用于PMC的信号交换从BIN转为BCD#i=BCD[#j]注：表达式中的#j、# k可包含常量和由函数或运算符组成的变量。
1.2用户宏程序语句在程序中使用GOTO语句和IF语句可以改变控制的流向条件意义示例#i EQ #j等于IF [#1 EQ #2] GOTO 10#i NE #j不等于IF [#1 NE 50] GOTO 10#i GT #j大于IF [#1 GT #2] GOTO 10#i GE #j大于等于IF [#1 GE 80] GOTO 10#i LT #j小于IF [#1 LT #2] GOTO 10#i LE #j小于等于IF [#1 LE 40] GOTO 102、编程实例对于常见曲线都有标准方程和参数方程如中心在原点的椭圆标准方程为X2/a2+Y2/b2=1，其参数方程为X=a*COSt、Y=b*SINt其中a、b分别为椭圆的长半轴和短半轴的长，t为参数我们在用宏指令编制造、加工程序时两种方程均可运用，只是在运用时，前者以坐标值作为自变量，而后者则已参数t作为变量在实际加工时可根据需要进行选择例：试用B类宏程序编写下图所示零件的精加工程序实例分析：本例的精加工程序采用采用B类宏程序进行编程，共有两处轮廓线需要用上宏指令编程（抛物线部分和椭圆部分）下面对这两部分分别运用标准方程和参数方程进行宏程序的编制。
2.1抛物线部分（通过抛物线的标准方程，以Z为自变量编程） 分析由图可知，抛物线的方程为X 2=－10（Z —5），则Z=0时，X为7.071；X=15时Z=－17.5X=SQRT（－10*Z+5），以Z值为自变量，每次变化0.1，X值为应变量，通过变量运算计算出相应X的值注意：X向为直径量编程编程时使用以下变量进行运算：#101、#102、#103、#104、#105 精加工程序如下：…G00 X15.0 Z2.0 (准备加工抛物线)#101=0 （抛物线起点的Z坐标）N10 #102=－10*#101 #103=#102+5#104=SQRT[#103] （计算X坐标，半径量）#105=#104*2 （将X坐标转换为直径量）G01 X#105 Z#101 F100 #101=#101－0.1 （Z坐标每次增量－0.1）IF [#101 GE －17.5] GOTO 10 （有条件跳转）G01… （抛物线加工结束，继续加工后续部... 分）…2.2 椭圆部分（通过椭圆的参数方程，以参数θ为自变量编程） 分析椭圆的参数方程为图中待加工的椭圆弧为第三象限的四分之一圆弧，长半轴为8，短半轴为5，启始角为－900，终止角为－1800。
以θ为自变量每次变化0.1，X、Z值为应变量，通过变量运算计算出相应X、Z的值注意：X向为直径量编程编程时使用以下变量进行运算： #110、 #111、#112、#113、#114、#115精加工程序如下：…G01… (将刀具移至椭圆起点)#110=－90 （设定自变量的初始值）N20 #111=8*COS[#110] #112=5*SIN[#110]#113=#111－24.0 （变量运算出Z坐标）#114=#112+20.0 （变量运算出X坐标）#115=#114*2 （将X坐标转换为直径量）G01 X#115 Z#113 F100#110=#110－0.1 （自变量每次增量－0.1）IF [#110 GE －180] GOTO 20 (有条件跳转)G… (椭圆部分加工结束，继续加工后续… 部分)3、结束语从以上的例子可以看出，宏程序的编制并不难，只要知道相关二次曲线的函数表达式，利用宏指令即可编制出相应的加工程序。
对于二次曲线形状的零件进行加工程序的编制我们还可以运用CAD/CAM软件来实现，本文并不是说要用宏程序来完全代替CAD/CAM软件，但通过“宏”的使用，我们可以大大减少加工程序的字节数，从而使得程序简单、明了、便于修改、保存，使程序更有灵活性和通用性，缩短了编程的时间，提高了加工的效率用户宏程序还有多种功能,如用同一个宏程序加工尺寸不同而类型相同的零件；用户程序编制特殊功能的固定循环指令,实现特殊的加工,例如:圆周分布地均布孔的钻削,矩阵分布孔的钻削等参考书目：[1]沈建峰,虞俊.数控车床（高级）[M].北京:机械工业出版社,2006.[2]关颖.FANUC系统数控车培训教程[M].北京：化学工业出版社,2007.[3]谢晓红.数控车削编程与加工技术[M].北京：电子工业出版社,2005.作者简介：陈成（1979—），男，江苏海门人，无锡科技职业学院机电工程系教师，中级职称，东南大学机械电子工程专业硕士研究生，研究方向：数控研究。