数控机床中宏程序的模块化设计.doc

数控机床中宏程序的模块化设计摘 要 针对职业教育类学生的实际情况，以实例探讨了数控车床中宏程序的设计和编程，并提出了宏程序模块化设计的思路和方法，让学生能轻松地学会宏程序的编制。关键词 宏程序 变量 流程 模块一 前 言在数控机床的加工程序编制过程中，用户宏程序的引入为我们提供了更丰富的编程功能，它允许程序员使用变量、算术运算、逻辑操作以及条件分支语句，使用户能够自行编写软件包，固定循环程序，完成各种复杂的机加工作。但是宏程序的学习相对复杂，会不会使用宏程序，在一定程度上成为区分数控编程水平高低的分水岭。怎样让职业学校学生也能学好宏程序，正是本文所讨论的。本文以华中数控车HNC-21/22T系统为例，其它系统也可参照执行。二 宏的引入及基本知识以华中数控车HNC-21/22T系统来学习宏程序，宏程序是指可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数混合运算的编写程序。在车削中常常遇到加工椭圆、抛物线、双曲线之类的曲线，难以用G01、G02、G03等指令来编写。这时往往用宏程序。要想学会宏程序，先得掌握些基本知识。以椭圆为例，椭圆的一个方程式是这样的：X2/A2+Y2/B2=1，它在数控加工中不能直接把该方程代入进去，需进行一些变换：1、运算符算术运算符：+，-，*，/。这类很好理解，和初中所学一样，数控中也没有变化。条件运算符：数学中像，之类的条件运算符，在数控中就要变换一种形式，如“”则用EQ表示，“”用NE表示，“”用GT表示，“”用LT表示，“”用LE表示，“”用GE表示。这样表示主要原因是由于数控机床的输入面板中没有这些符号，只好用字母来表达了。逻辑运算符：AND（与），OR（或），NOT（非），这类运算符用于逻辑运算，数控车削中用的不多，对于初学者可以先不用掌握，随着知识的积累，会逐步理解。函数：常见的有三角函数，平方根，绝对值等，分别用这类字符表示，SIN（正弦），COS（余弦），TAN（正切），ATAN（余切），SQRT（平方根），ABS（绝对值）等等。2、变量上面椭圆方程中的变量和自变量X，Y在宏程序中称之为宏变量，宏变量用“#”+数字来表示，比如可以用“#10”代表X，“#11”代表Y。#0#49为当前局部变量，局部变量只在一个宏程序中有效。#50#199为全局变量，全局变量可在若干个宏程序中共享。#1000以上为系统变量，系统变量则是用来读写NC的各种系统参数。这类变量不能由用户来自定义，比如“#1002”数控机床已定义为“机床当前位置Z”，用户可以通过读写该变量得出机床当前Z坐标。3、赋值语句椭圆的方程式X2/A2+Y2/B2=1必须先变换成X=？或Y=？的形式，假若A=100，B=50，则可以写成X=，用#10表示X，用#11表示Y，那么它就写成了这样的形式：#10=SQRT100*100*50*50-100*100*#11*#11/50*50，可以简化算式变成#10=SQRT1000-4*#11*#11，在数控中它是一个赋值语句，就是把后面的值送给宏变量#10。又如，#3=124.0，含义是把124.0送入宏变量#3。#3=#3+1，由于数控中它是赋值语句，是可以这样写的，不能把它看成数学等式，含义是把#3变量中的值+1后送入到#3中，如#3中原来是124.0，则经过#3=#3+1程序后，#3中的值就变成了125.0。这类语句在宏程序中很常见，要深刻体会。值得注意的是赋值号两边的内容不能随意互换，左边的只能是变量，右边的只能是常数或表达式，而且一个赋值语句只能给一个变量赋值。4、表达式用运算符连拉起来的常数，宏变量构成表达式，如上面的SQRT1000-4*#11*#11，#3+1，表达式是没有“=”号的。三 宏程序的语句宏程序中常用这三类语句格式1：无条件转移语句 GOTO n（n为顺序号，范围19999）含义：执行无条件跳转至第n句，使用的较少。格式2：条件判别语句 IF 条件表达式。ENDIF含义：先判断，条件满足则往下执行，否则执行ENDIF后的语句。格式3：循环语句 WHILE 条件表达式 。（循环体）ENDW含义：在WHILE后指定一个条件表达式，当条件满足时，执行WHILE后面到ENDW前面的程序，然后返回到WHILE重新判断条件，直到条件不满足后才执行ENDW后面的程序。注意：在不同的机床，上述语句的格式和含义稍有不同，在实际编程中要根据所使用的机床进行变化。上面的语句是华中数控HNC-21/22T所使用的语句。四 宏程序的流程和模块化对于职业学校的学生来说，宏程序在各种说明书和参考书中所表述的显得很高深复杂，编写宏程序时要有很高的逻辑思维能力，而这正是多数职校学生所欠缺的，因此宏程序这部分很多人学不好。本文就是想换一种思路，把常见宏程序（如加工椭圆、抛物线等）给出一个较固定的流程，把它模块化，初学者只需要按照模块来编写，这样就容易得多了。循环语句是宏程序中最常见的语句，加工给出了方程式的零件几乎都用它。它的加工流程可以这样安排：满足条件准备：数学公式变换成赋值语句，确定好循环变量宏程序开始循环变量赋初值WHILE 循环变量（）终值？公式变换成的赋值语句执行语句（G01指令）循环变量=循环变量+（或-）步长ENDW不满足条件数控机床加工曲线，是采用直线逼近的方法，即把曲线分成若干段小直线来加工，所以循环变量也会分成若干等分，每等分就是一个步长，步长越小，直线段数越多，越接近理想曲线。部分机床循环语句格式略有不同，流程框图也需要稍稍改变。五 用该模块编写宏程序举例用宏程序编制如下图所示抛物线Z=X2/8在区间0，16内的程序。根据流程框图，先要把数学公变换成赋值语句，X用#10宏变量表示，Z用#11表示，则赋值语句就是#11=#10*#10/8，确定#10为循环变量，它的初值是0，终值是16。取它的步长为0.05，步长越小，加工出来形状越接近抛物线。程序可以这样编写：%001G92 X0.0 Z0.0M03 S600#10=0；循环变量赋初值WHILE #10 LE 16 ；循环变量终值16？#11=#10*#10/8 ；赋值语句G90 G01 X#10 Z#11 F500 ；执行G01指令，注意括号#10=#10+0.05 ；循环变量=循环变量+步长，终值大于初值用加，反之用减ENDW ；循环语句结束符号G00 Z0 M05G00 X0M30本例只是加工一段抛物线，如果还要加工其它部分，则在编写程序时，到了加工抛物线时就插入该模块。六 结束语把较复杂、学生较难理解的程序模块化，学生只用按照流程编写程序，减少了难度，能让初学者很快上手。除了宏程序，粗加工复合循环等也能模块化。当学生练习到一定程度后，自然会摒弃它的局限性，更上层楼。本人用