摘要：数控车床加工遇到加工表面的母线不是圆弧曲线而是非圆曲线（如抛物线曲线、椭圆、双曲线）时，采用常规的数控编程指令，需要计算每个节点的坐标值，不但计算量大，编程速度慢，程序冗长，且容易出错，而数控系统中的用户宏程序编程技术，利用它能够允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移等有利条件，则会使抛物线之类的非圆曲线编程变得简单、清晰，缩短程序编制时间。以FANUC0i系统为基础，举例来探讨利用数控车床加工抛物线轮廓的编程方法和技巧，并以此来提高编制此类零件程序的效率。
关键词：宏程序；抛物线；编程
一、引言
在对零件进行数控加工前，首先要进行数控加工程序的编程。宏程序的使用对提高数控编程的效率显然是相当重要的。虽然目前CAD/CAM编程系统的应用已经很普遍，但由于宏程序具有灵活、高效、快捷等的特点，所以没有也不可能被替代。宏程序知识正变得越来越重要，尤其针对特定类型零件的程序编制而言。
同样的，在CNC编程中使用宏程序方式并不能代替其他的编程方式，宏程序实际上属于手工编程的范畴，作为手工编程的扩充，提供更为高级的编程方式。宏程序不仅可以实现象子程序那样，对编制相同加工操作的程序非常有用，还可以完成子程序无法实现的特殊功能，例如，型腔加工宏程序、固定加工循环宏程序、球面加工宏程序、锥面加工宏程序等。
宏程序中最重要的三个方面特点是：①可变数据输入；②数学函数和计算；③当前机床值的而保存和恢复；
宏程序指令适合抛物线、椭圆、双曲线等没有插补指令的曲线编程；还适合于形状类似，只是尺寸不同的系列零件的编程；同样适合于工艺路径一样，只是位置数据不同的系列零件的编程。使用宏程序可以减少乃至免除手工编程时繁琐的数值计算，以及精简程序量，并能扩展数控机床的使用范围。
二、宏变量
（1）、变量
用一个可赋值的代号代替具体的数值，这个代号就称为变量。FANUC系统使用变量符号“#”和后面跟随变量号来表示变量。
（2）变量的赋值
把常数或表达式的送给一个宏变量称为赋值
1） 直接赋值 宏变量=常数
#3 = 124.0；（表示将数值124.0赋值于＃3变量）
#4=#3+2 （表示将变量＃3+2的即时值赋于变量＃4）
2） 间接赋值 就是表达式赋值，既把表达式内表达的结果赋给某个变量
#2 = 175/SQRT[2] * COS[55 ]；
三、宏指令
1、母线为抛物线的零件的编程
一般而言，对于一些具有抛物线、椭圆、双曲线等曲线构成轮廓的典型零件，用数控车的普通G代码指令难以加工。对于这种零件，就应该考虑使用宏程序进行程序的编制。
如图1所示零件，此零件前半部分为母线为抛物线的回转体零件，零件方程为X2=-12Z，毛坯尺寸为Φ74。
图1
（１）工艺分析：一般对于用于数控车床加工的零件，首先可以使用外圆粗车循环(G71～G73)和精加工循环指令（G70）进行粗加工，加工最终形状为图1所以虚线尺寸；然后再使用宏程序对抛物线轮廓进行去除余量，最后可以再调用宏程序对抛物线轮廓进行精加工。
在这里对于外圆粗车循环指令就不进行程序编制了，只对抛物线部分进行宏程序的编程。如图1所示，以零件的右边为工件坐标系零点建立坐标系。（刀具选用：1#刀具为外圆粗车刀，2#刀具为外圆精车刀。）
（２）加工程序：
主程序：
O1234；主程序名
N10 G54G18G21G97G95；
N20 T0101；
N30 M03 S600；
N40 G00 X90 Z100 M07；
N50 M98P0001；调用外圆粗、精加工复合循环子程序
N60 G00 X90 Z100；
N70 M98 P0002；调用抛物线形状轮廓余量去除子程序
N80 G00 X90 Z100；
N90 T0202；
N100 M03 S1000；
N110 G65 P0011 X0 Z0 Q5 V40 K0.1 F0.1；调用抛物线形状轮廓精车用户宏程序
N120 G00 X90 Z100 M09；
N130 M05；
N140 M30；
宏程序：
自变量含义：
#20=X0；X0--抛物线顶点的工件坐标横向绝对坐标
#25=Z0；Z0--抛物线顶点的工件坐标纵向绝对坐标
#18=Q；Q--抛物线焦点坐标在Z轴上绝对值的2倍
#22=V；V--抛物线的开口距离
#5=K；K--X向递减均值
#8=F；F--切削速度
O0011；宏子程序名
N10 G00 X#20 Z[#25+5]；刀具快速接近抛物线顶点
N20 G01 Z#25 F[2*#8]；以切削速度直线插补到抛物线顶点
N30 #20=#20-#5；X向步距均值递减
N40 #25=-[#20*#20]/[2*#18]；由X值计算抛物线上任一点Z向坐标值
N50 G01 X2*[#20 ]Z#25 F#8；沿着抛物线作直线插补
N60 IF [#20LT#22/2] GOTO30；如果#20小于#22/2，则跳转到N30程序段
N70 G01 X#22 Z#25 F[3*#8]；斜线退到工件右端面外
N80 M99；子程序结束并返回主程序
四、结语
宏程序是提高数控车床性能的一种特殊功能，宏程序功能加工母线为抛物线的零件，有效的扩展数控机床的加工范围，提高加工效率和品质，充分发挥机床的使用价值。而且宏程序由于允许使用变量算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同加工操作的程序更方便、更容易。作为一个数控加工专业的老师，必须做到灵活运用宏程序功能。
参考文献
[1]袁锋.数控机床培训教程[M].北京:机械工业出版社,2005
[2]孙德茂.数控机床车削加工直接编程技术[M].北京:机械工业出版社,2005
论文作者:常苗苗
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/6
标签：抛物线论文; 程序论文; 加工论文; 零件论文; 变量论文; 赋值论文; 子程序论文; 《电力设备》2018年第9期论文;