數(shù)控車床宏指令的使用

1、2009年全國技工教育和職業(yè)培訓(xùn) 優(yōu)秀教研成果評選活動參評論文數(shù)控車宏指令的使用 數(shù)控車宏指令的使用摘要：數(shù)控車床系統(tǒng)，特別是中檔數(shù)控車床系統(tǒng)使用宏指令編程，不太好用，因?yàn)楹曛噶钣衋類和b類，高檔的數(shù)控車床系統(tǒng)多數(shù)用b類，中檔的數(shù)控車床系統(tǒng)多數(shù)用a類，如廣州數(shù)控設(shè)備廠的gsk980td，a類宏指令不直觀，難于理解，計(jì)算功能不全。本文作者還未發(fā)現(xiàn)有關(guān)數(shù)控車床系統(tǒng)a、b類宏指令使用較為祥細(xì)介紹的書籍和文章。本文作者通過對宏指令的研究，發(fā)現(xiàn)使用宏指令編寫宏程序是有一定的規(guī)律，和其他電腦高級語言（如c語言）相近，不是初學(xué)者想象的那么復(fù)雜。關(guān)鍵詞：gsk980td數(shù)控車系統(tǒng)宏程序非圓曲線程序前言：數(shù)控車

2、床在日常生產(chǎn)中編程通常使用循環(huán)指令進(jìn)行粗加工，因?yàn)楫?dāng)今的數(shù)控車系統(tǒng)有豐富的粗加工循環(huán)指令可供使用。精加工程序是用基本指令（g01g03）把輪廓基點(diǎn)有序連接起來的。當(dāng)今的數(shù)控車系統(tǒng)(特別是中、低檔數(shù)控系統(tǒng))很少有專門的非圓曲線精加工指令，這樣一來非圓曲線精加工只能用宏指令編寫精加工程序。加工一些非圓曲線如隨圓、拋物線，粗加工可以用cad軟件把精加工輪廓等距求出粗加工輪廓，用循環(huán)指令編寫粗加工程序。精加工程序可以用直線或圓弧去擬合精加工輪廓，如果輪廓精度要求較高時，擬合直線或圓弧長度可能只有幾個或十幾個微米（0.001mm），這樣編寫的精加工程序就可能成千上萬段，在日常生產(chǎn)中不切合實(shí)際，因?yàn)椋菏紫?/p>

3、編寫精加工程序時工作量非常大，易出錯。其次程序輸入數(shù)控車操作系統(tǒng)時容易出錯，在工廠很少人用電腦傳送程序或dnc（邊傳送邊加工）加工。把由一組指令實(shí)現(xiàn)的某種功能象子程序一樣事先存入存儲器中，用一個命令代表這些功能。程序中只要寫出該代表命令，就能實(shí)現(xiàn)這些功能。把這一組命令稱為用戶宏程序本體，把代表命令稱為“用戶宏命令”。用戶宏程序本體有時也簡稱宏程序。宏程序可以作為子程序被調(diào)用，如數(shù)控銑床鉆孔、數(shù)控車床切槽。也可以作為精加工主程序使用，如加工非圓曲線。中檔數(shù)控車床系統(tǒng)為用戶配備了強(qiáng)有力的類似于電腦高級語言的宏指令功能，在編寫宏程序時用戶可以使用變量進(jìn)行賦值、算術(shù)運(yùn)算、邏輯判斷及條件轉(zhuǎn)移，利于編制各

4、種復(fù)雜的零件加工程序，減少甚至免除了手工編程時進(jìn)行繁瑣的數(shù)值計(jì)算，精簡了用戶程序。宏程序最大的優(yōu)點(diǎn)在于宏程序的本體中能使用變量，并且變量間可以賦值和運(yùn)算，系統(tǒng)算點(diǎn)要比人工算點(diǎn)和cad軟件算點(diǎn)精確很多。廣州數(shù)控設(shè)備廠開發(fā)的gsk980td數(shù)控系統(tǒng)使用的宏指令屬于a類。宏程序主要由宏變量和運(yùn)算、轉(zhuǎn)移命令組成，宏程序可以單獨(dú)作為主程序也可作為子程序被調(diào)用。一、 宏變量（1）變量的使用方法變量可以指令用戶宏程序本體中的地址值。變量值可以在同一個宏程序中賦值或直接用鍵盤設(shè)定，或者在執(zhí)行用戶宏程序本體時，賦給計(jì)算出的值?？墒褂枚鄠€變量，這些變量用變量號來區(qū)別。不同的數(shù)控系統(tǒng)的變量號是不相同的。1）變量的表

5、示用#變量號來表示，格式如下：# i（i=200，202，203，208）（例）#205，#209，#10052）變量的引用用變量可以置換地址后的數(shù)值。如果程序中有 “地址# i” 或者“ 地址-# i”，則表示把變量的值或者把變量的值的負(fù)值作為地址值。（例）f#203當(dāng)#203=15時，與f15指令是同樣的。z-#210當(dāng)#210=250時，與z-250是同樣的。用變量置換變量號時，不用#200描述，而寫為#9200，也就是#后面的“9”表示置換變量號。下面的三行是置換變量號的實(shí)例。（例）#200 = 205時，#205 = 500時x#9200和x500指令是同樣的x-#9200和x-50

6、0指令是同樣的（2）變量的種類根據(jù)變量號的不同，變量分為：公用(共)變量、系統(tǒng)變量、局部變量，它們的用途和性質(zhì)是不同的。1） 公用變量#200#231公用(共)變量在主程序以及由主程序調(diào)用的子程序中通用的變量。即某一用戶宏程序中使用的變量# i和其它宏程序使用的# i是相同的。因此，某一宏程序中運(yùn)算結(jié)果的公用變量 # i可以用于其他宏程序中。公用變量的用途，系統(tǒng)中不規(guī)定，用戶可以自由使用。gsk980td數(shù)控系統(tǒng)的公用變量是#200#231和#500#515，所有變量的值是掉電保護(hù)的。2）系統(tǒng)變量系統(tǒng)變量是根據(jù)用途不同而被固定的變量，由廠家開發(fā)定義的。不同的系統(tǒng)系統(tǒng)變量號是不相同。gsk980

7、td數(shù)控系統(tǒng)的接口輸入系統(tǒng)變量是#1000#1015和接口輸出#1100#1105，系統(tǒng)變量接口輸入輸出信號與其他功能接口信號共用同一接口，通過參數(shù)設(shè)定那一信號接口有效，只有在相對應(yīng)接口信號的功能無效時，系統(tǒng)變量接口輸入信號才有效。3）局部變量局部變量是在用戶宏中局部使用的變量。即在某一時刻調(diào)用的用戶宏中所使用的局部變量#i和另一時刻調(diào)用的用戶宏(不管與前一個用戶宏相同還是不同)中所使用的#i是不同的。因此，在多重調(diào)用時，當(dāng)在用戶宏a中調(diào)用用戶宏b中主變量時，并不會將a中的變量破壞。gsk980td數(shù)控系統(tǒng)無局部變量。二、宏指令g65一般指令格式：g65 hm p# i q# j r# k；其

8、中：m：表示運(yùn)算命令或轉(zhuǎn)移命令功能，數(shù)值范圍0199。# i：運(yùn)算結(jié)果存放變量名。# j：進(jìn)行運(yùn)算的變量名1，也可以是常數(shù)。# k：進(jìn)行運(yùn)算的變量名2，也可以是常數(shù)。指令意義：# i = #j o # k運(yùn)算符號，由hm指定本指令為非模態(tài)指令。（例）p#200 q#201 r#202#200 = #201 o #202；p#200 q#201 r15#200 = #201 o 15；p#200 q-100 r#202#200 = -100 o #202；三、宏指令說明：1、變量值不帶小數(shù)點(diǎn)，單位為0.001mm，如指定度時單位為0.001°，（例） 若#100 = 10，則x#100

9、=0.01毫米（毫米輸入時）2、變量直接用常數(shù)表示時不帶“#”。3、在各運(yùn)算中，變量值只取整數(shù)，運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn)小數(shù)點(diǎn)時舍掉，變量值單位為0.001mm或0.001°4、變量值在-232+232-1的范圍內(nèi)，但只能正確顯示-99999999999999，超過上述范圍時，顯示*。四、宏指令表 (以gsk980td系統(tǒng)為例)g代碼h代碼功能定義g65h01賦值# i = # jg65h02加算# i = # j + # kg65h03減算# i = # j - # kg65h04乘算# i = # j×# kg65h05除算# i = # j÷# kg65h11邏輯加（或

10、）# i = # j or # kg65h12邏輯乘（與）# i = # j and # kg65h13異或# i = # j xor # kg65h21平方根# i = g65h22絕對值# i = |# j |g65h23取余數(shù)# i = # j -trunc(#j÷# k)×kg65h24十進(jìn)制變?yōu)槎M(jìn)制# i = bin(# j )g65h24二進(jìn)制變?yōu)槭M(jìn)制# i = bcd(# j )g65h25復(fù)合乘除運(yùn)算# i = # i×# j÷# kg65h26復(fù)合平方根# i = g65h31正弦# i = # j×sin(# k)g65

11、h32余弦# i = # j×cos(# k)g65h33正切# i = # j×tan(# k)g65h34反正切# i = atan(# j / # k)g65h80無條件轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)向ng65h81條件轉(zhuǎn)移1if# j = # k，gotong65h82條件轉(zhuǎn)移2if# j # k，gotong65h83條件轉(zhuǎn)移3if# j # k，gotong65h84條件轉(zhuǎn)移4if# j # k，gotong65h85條件轉(zhuǎn)移5if# j # k，gotong65h86條件轉(zhuǎn)移6if# j # k，gotong65h99產(chǎn)生p/s報警產(chǎn)生500+n 號p/s報警不同的數(shù)控系統(tǒng)宏指令功能

12、不完全相同例如：1） 變量的賦值：# i = # jg65 h01 p#i q#j（例）g65 h01 p# 201 q1005； （#201 = 1005）g65 h01 p#201 q#210； （#201 = #210）g65 h01 p#201 q-#202； （#201 = -#202）2）加法運(yùn)算：# i = # j+# kg65 h02 p#i q#j r#k（例）g65 h02 p#201 q#202 r15； （#201 = #202+15）五、宏指令的應(yīng)用：在數(shù)控車床系統(tǒng)的宏指令主要用在非圓曲線（如橢圓和公式曲線加工上，也可以用在一些特殊場合如自動送料，變距螺紋斜進(jìn)刀的計(jì)算

13、上等。）1）凸橢圓加工在數(shù)控車床加工橢圓多數(shù)采用極坐標(biāo)方程式，當(dāng)然也可以采用標(biāo)準(zhǔn)方程式。用宏指令編程關(guān)鍵是：一、確定變量建立方程式，二、變量取值范圍，三、坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)換。確定變量建立方程式以編程簡單為依據(jù)，如橢圓加工多數(shù)采用參數(shù)方程式，假設(shè)編程零點(diǎn)和橢圓中心重合時橢圓的方程式如下：z= acosx= 2bsin其中a為橢圓長半軸（z軸向），b為橢圓短半軸（x軸向），為橢圓的圓心角，在數(shù)控車床上編程為直徑編程，所以x應(yīng)直徑值，變量為橢圓圓心角。橢圓起始角不是cab而是把bc延長至以橢圓中心為圓心長軸為直徑的圓上，dab才是橢圓的起始角(如圖3)，也可通過公式計(jì)算出來。橢圓起始角1=arccos橢圓在

14、起點(diǎn)象限的投影長度/橢圓長半軸長度1=arcos(29.814/2)/20 = arcos0.74535 41.811º和圖3標(biāo)注相近，橢圓終止角也可用上述公式計(jì)算出來，但必須注意終止角是鈍角。2=180 º-arcos(29.814/2)/20 180 º-41.811 º=138.189 º也可以用短半軸的數(shù)值計(jì)算出來：1=arcsin10/15=41.810 º用手工計(jì)算和電腦繪圖兩種方法得出的結(jié)果相近，主要原因是橢圓方程式是近似方程式，讀者可以根據(jù)個人習(xí)慣和已知條件算出橢圓的起、終角。用宏指令編寫的非圓曲線加工程序，實(shí)際上是用

15、直線段去逼近精加工輪廓。宏程序可以方便的計(jì)算出逼近輪廓的節(jié)點(diǎn)。還可以改變步距角或增量值來修整表面粗糙度。步距角或增量值越小表面粗糙度值越小。如用宏指令編寫圖1精加工程序。材料為鋁合金，實(shí)物為圖2。圖1圖2用cad軟件轉(zhuǎn)變圖紙尺寸如圖3所示。圖3o12n10m03 s1主軸高速啟動1600rad/minn20m08 t0101開冷卻液1#號刀轉(zhuǎn)到切削位置執(zhí)行1#刀補(bǔ)n30g00 x20 z3快速接近工件n40g01 z-10.093f150車外圓至橢圓起點(diǎn)n50g65 h1 p#210 q15000短半軸長15mmn60g65 h1 p#211 q20000長半軸長20mmn70g65 h1 p

16、#200 q-200遞減0.2度n80g65 h1 p#201 q-41811起始角-41.811度n90g65 h1 p#202 q-138189終止角-138.189度n100g65 h2 p#201 q#201 r#202i=(i-1)-0.2ºn110g65 h83 p130 q#201 r#200起始角小于終止角時執(zhí)行n130n120g65 h1 p#201 q#202把終止角賦值給起始角n130g65 h31 p#204 q#210 r#201x=bsinn140g65 h32 p#205 q#211 r#201zi=cosn150g65 h4 p#206 q#204 r

17、22xn160g65 h3 p#207 q#205 r25000z坐標(biāo)轉(zhuǎn)換n170g01x-#206 z#207 f300刀具進(jìn)給加工n180g65 h83 p100 q#201 r#202終點(diǎn)判別，如果起始角大于終止角執(zhí)行n100n190g01 z-48 f150車外圓n200 x33 車端面n200g00 x120 z60返回起始點(diǎn)關(guān)冷卻液n210m05 t0100關(guān)主軸取消1#刀補(bǔ)n220m30程序結(jié)束寫宏程序時終點(diǎn)判別是非常必要的，是不可缺少的，如o12程序的n110、n180由于終止角小于起始角，所以終點(diǎn)判別是大于終止角時刀具進(jìn)給加工一次，為了能夠準(zhǔn)確的到達(dá)f點(diǎn)特別按排了n120程序

18、段，因?yàn)樵谟?jì)算第i步的圓心角可能超過終止角一個步距角0.2度，有了n180程序段時每次都非常準(zhǔn)確的到達(dá)f點(diǎn)(20,-39.907)，讀者可以在n180后加一段m00進(jìn)行驗(yàn)證。2）凹橢圓加工用宏指令編寫圖4精加工程序。材料為鋁合金，實(shí)物為圖6。 圖4用cad軟件轉(zhuǎn)變圖紙尺寸如圖5。圖5n10m03 s1主軸高速啟動1600rad/minn20m08 t0101開冷卻液1#號刀轉(zhuǎn)到切削位置執(zhí)行1#刀補(bǔ)n30g00 x15.086 z3快速接近工件n40g01 z0 f150切削端面至橢圓起點(diǎn) n50g65 h1 p#210 q15000短半軸長15mmn60g65 h1 p#211 q30000長

19、半軸長30mmn70g65 h1 p#200 q200遞增0.2度n80g65 h1 p#201 q74534起始角74.534度n90g65 h1 p#202 q147768 終止角147.768度n100g65 h2 p#201 q#201 r#200i=(i-1)+0.2ºn110g65 h84 p130 q#201 r#202起始角小于終止角時執(zhí)行n130n120g65 h1 p#201 q#202把終止角賦值給起始角n130g65 h31 p#204 q#210 r#201x=bsinn140g65 h32 p#205 q#211 r#201zi=cosn150g65 h4

20、 p#206 q#204 r22xn160g65 h3 p#207 q#205 r8000z坐標(biāo)轉(zhuǎn)換n170g65 h2 p#206 q#206 r44000x坐標(biāo)轉(zhuǎn)換n180g01x-#206 z#207 f200刀具進(jìn)給加工n190g65 h84p100 q#201 r#202終點(diǎn)判別，如果起始角小于終止角執(zhí)行n100n200g01 z-43 f150車外圓n210 x32 車端面n220g00 x120 z60 m09返回起始點(diǎn)關(guān)冷卻液n230m05 t0100關(guān)主軸取消1#刀補(bǔ)n240m30程序結(jié)束圖6精加工程序如下：3)加工公式曲線編寫圖7z=-x2/5的精加工程序。圖7圖8以z為變

21、量的精加工程序：o15n10m03 s1主軸高速啟動1100rad/minn20m08 t0101開冷卻液1#號刀轉(zhuǎn)到切削位置執(zhí)行1#刀補(bǔ)n30g00 x20.183 z3快速接近工件n40g01z0 f100切削到端面n50g65 h1 p#200 q23800z向總值n60g65 h3 p#200 q#200 r200zi=z-0.2n70g65 h4 p#201 q#200 r50005zin80g65 h21 p#202 q#201xi=-5 zi開根號n90g65 h4 p#203 q#202 r22xin100g65 h3p#204 q42000 r#203x轉(zhuǎn)換n110g65 h

22、3 p#205 q#23800 r#200z轉(zhuǎn)換n120g01 x#204 z-#205 f200刀具進(jìn)給加工n130g65 h84 p60 q#204 r42000終點(diǎn)判別，如果x42mm執(zhí)行n60n140g01 x48 f100車端面n150g00 x120 z60 m09返回起始點(diǎn)關(guān)冷卻液n160m05 t0100關(guān)主軸取消1#刀補(bǔ)n170m30程序結(jié)束以x為變量的精加工程序：o16n10m03 s1主軸高速啟動1100rad/minn20m08 t0101開冷卻液1#號刀轉(zhuǎn)到切削位置執(zhí)行1#刀補(bǔ)n30g00 x20.183 z3快速接近工件n40g01 z0 f150切削到端面n50g

23、65 h1 p#200 q10909x賦值n60g65 h2 p#200 q#200 r-200xi=x-0.2n70g65 h4 p#202 q#200 r#200xi²n80g65 h5 p#203 q#202 r-5000-xi²/5n90g65 h4 p#204 q#200 r22xin100g65 h3 p#205 q42000 r#204x坐標(biāo)轉(zhuǎn)換n110g65 h3 p#207 q23800 r#203z坐標(biāo)轉(zhuǎn)換n160g01 x#205 z#207 f200刀具進(jìn)給加工n170g65 h86 p60 q#205 r42000終點(diǎn)判別，如果x42mm執(zhí)行n60

24、n180g01 x48 f150車端面n200g00 x120 z60 m09返回起始點(diǎn)關(guān)冷卻液n210m05 t0100關(guān)主軸取消1#刀補(bǔ)n220m30程序結(jié)束對于公式曲線以x或z為變量都可以，讀者可以根據(jù)個人習(xí)慣自行設(shè)定變量。4)加工變距螺紋 斜進(jìn)刀加工梯形變距螺紋公稱直徑40起始螺距為4遞增0.3長115刀尖角為30°圖9o17n10m03 s2主軸高速啟動550rad/minn20m08 t0101開冷卻液1#號刀轉(zhuǎn)到切削位置執(zhí)行1#刀補(bǔ)n30g0 x50 z7.1快速定位接近工件n40g65 h01 p#200 q0 x向進(jìn)刀量，初始值為0n50g65 h01 p#207 q0 z向偏移量，初始值為0n60g65 h01 p#202 q400x向每次進(jìn)刀量定義為0.4mmn70g65 h01 p#208 q4000x向切削深度定義為4mmn80g65 h01 p#209 q50000x向螺紋切削起點(diǎn)定義為50mmn90g65 h01 p#210 q10000x向起點(diǎn)定位- 螺紋外徑 = 50-40=10mmn100g65 h01 p#203 q15000 刀尖角度的一半等于15度n110g65 h01 p#206