（永济电机高级技工学校）
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
N10G54G18G21G97G95；
N20T0101；
N30M03S600；
N40G00X90Z100M07；
N50M98P0001；调用外圆粗、精加工复合循环子程序
N60G00X90Z100；
N70M98P0002；调用抛物线形状轮廓余量去除子程序
N80G00X90Z100；
N90T0202；
N100M03S1000；
N110G65P0011X0Z0Q5V40K0.1F0.1；调用抛物线形状轮廓精车用户宏程序
N120G00X90Z100M09；
N130M05；
N140M30；
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
N10G00X#20Z[#25+5]；刀具快速接近抛物线顶点
N20G01Z#25F[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
N50G01X2*[#20]Z#25F#8；沿着抛物线作直线插补
N60IF[#20LT#22/2]GOTO30；如果#20小于#22/2，则跳转到N30程序段
N70G01X#22Z#25F[3*#8]；斜线退到工件右端面外
N80M99；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