浅谈技工学校的宏程序教学

1、浅谈技工学校的宏程序教学大理高级技校 刘钰【摘要】 本文主要是针对技工学校里学生基础较为薄弱，而高级工及以上技能考试又经常用到宏程序，特别是数控大赛。故根据教学实际情况及学生自身的情况，简单地分析了数控车床编程中，如何让学生较为轻松的学习宏程序，解决椭圆、抛物线等非圆曲线的手工编程问题。【关键词】技工学校 宏程序 手工编程 抛物线 椭圆宏程序是指：用变量的方式进行数控编程，就叫数控宏程序。数控宏程序分为A类和B类宏程序，其中A类宏程序比较老，编写起来也比较费时费力，B类宏程序类似于C语言的编程，编写起来也很方便。不论是A类还B类宏程序，它们运行的效果都是一样的。 一般说来，华中的数控机床用的是

2、B类宏程序，广州数控机床用的是A类宏程序。本文就以B类宏程序为例，进行讲解。而今，在技校的数控教学中，中级工的考试不涉及椭圆，抛物线等，一般不教宏程序。而高级工，技师，高级技师，数控大赛中，椭圆，抛物线等层出不穷，宏程序的教学就势在必行了。然而技工学校的学生：文化基础较为薄弱，理解力较差；没有计算机高级语言（C语言，VB,VF等）的基础，对于宏程序的理解有很大难度。鉴于此种情况，宏程序的教学可分三步走：第一步：宏程序的基础知识，原则是用多少则教多少，够用就好。 在这个环节里，主要讲述：宏程序的基本概念：用变量的方式进行数控编程，就叫数控宏程序。例如：#1，#2，#3等等。宏程序的分类：A类宏程

3、序（例 G65 H01 P#101 Q1005） B类宏程序 （例 #101=1005）宏程序的特点：程序简短 易读易修改，逻辑严密 灵活，通用性强宏程序与普通程序的区别：宏程序可以使用变量，并且可以给变量赋值、变量之间可以运算、程序运行可以跳转。普通编程只能使用常量、常量之间不能运算、程序只能顺序执行，不能跳转。适用范围：椭圆，抛物线，三次曲线等非圆曲线。变量及相关基础知识：运算法则：控制指令：WHILE/IF（理解思路），重点讲解一个即可。第二步：实战演练 在此环节中，宏程序的编程可采用以下七大步骤，学生就按照以下步骤进行编程，即可轻松写出宏程序。分析图形，设置变量条件判断计算或Z的坐标

4、G01切削加工 变量自加或自减 循环结束 反复验算宏程序的起点和终点坐标是否正确，若正确则中间点的坐标必然正确，不必在算下面就举例说明：实例一 椭圆编程，零件图如下：毛坯尺寸：50x78mm经分析：此零件较为简单，先加工左端部分，然后掉头加工右端部分，重难点在于右端部分椭圆的加工。左端程序略，右端的程序就按照上述六大步骤进行即可。一 分析图形，设置变量 很明显，该椭圆设置变量即可选择X作为自变量，Z作为因变量；也可选择Z作为自变量，X作为因变量。然而，经分析比较，若选择X作为自变量，那么Z=40*（1-X*X400），Z将会出现一正一负两个Z值，在编程过程中就必须多增加一个条件判断以确定Z值，

5、较为麻烦，不宜采用；若采用Z作为自变量，X作为因变量，那么X=2*20*（1-Z*Z1600）。由于数控车床编程中，值只能为正，故X=2*20*（1-Z*Z1600）。所以在椭圆编程中取作为自变量较为适宜。该例中，椭圆的加工程度为，即椭圆的长半轴，故设（椭圆部分加工程度是多少就设多少）。二条件判断经分析，该零件的椭圆部分刚好是半个椭圆，即椭圆从加工到结束。即当变量大于等于的时候加工椭圆，否则结束椭圆加工。该例中，条件判断为：WHILE #1 GE 0三 计算X或Z坐标 由于设了Z=#1，根据椭圆方程，的坐标为：X=2*20*（1-Z*Z1600），设X为#2. 则#2=2*20*SQRT1-#

6、1*#1/1600此处切忌X为直径值。四 G01切削加工 由于已经计算出椭圆上节点、Z坐标，故此时可使用G01指令切削，实现椭圆的加工。 G01X#2Z#1-40五 变量自加或自减 在G01加工椭圆的过程中，采用的是小段小段的直线逼近的方法加工椭圆，那么直线越短椭圆的精度就更高。然而，直线越短，则数控机床的计算量就会越大，加工速度机会很慢。故步距的选择就必须要适当，太大，工件粗糙；太小加工慢。此处步距一般0.2左右。 该例中，由于变量是在逐渐减小，故应该采用变量自减的方式，即：#1=#1-0.2六 循环结束 ENDW与之前的WHILE相呼应，此处WHILE和ENDW必须成对出现，成一一对应的关

7、系。七 反复验算宏程序的起点和终点坐标是否正确，若正确则中间点的坐标必然正确，不必在算（此步骤在宏程序中不体现） 宏程序写完以后，必须要验算起点坐标与终点坐标是否正确。在此例中，#1初始值=40，由G01X#2Z#1-40可知，此时Z=40-40=0，而#2=2*20*SQRT1-#1*#1/1600=0。故起点坐标（0,0）正确；而#1终值=0，由G01X#2Z#1-40可知，此时，Z=0-40=-40而#2=2*20*SQRT1-#1*#1/1600=40.故终点坐标（40，-40）正确，至此中间点的坐标值也不必要计算。程序实例：（以华中为例）%1234T0101M03S500G00X54

8、Z5G71U1R1P10Q20X0.4Z0F100N10G01X0Z0F80S900#1=40分析图形，设置变量WHILE#1GE0条件判断#2=2*20*SQRT1-#1*#1/1600 计算或Z的坐标G01X#2Z#1-40G01切削加工#1=#1-0.5变量自加或自减ENDW循环结束W-10X44W-25N20G00X54G00X100Z100M05M30加工仿真效果图如下：（南京斯沃数控仿真软件）实例二抛物线编程，零件图如下：毛坯尺寸：xmm经分析：从图上的条件可知，以作为变量较为简单，即-0.05*#1*#1判断条件为：#1从0开始加工到40为止。程序为：%1234T0101M03S

9、500G00X92Z5G71U1R1P10Q20X0.4F100N10G01X0Z0F50S900#1=0WHILE#1LE40#2=-0.05*#1*#1#3=2*#1G01X#3Z#2F50#1=#1+0.2ENDWZ-90N20G00X92G00X100Z100M05N30加工仿真效果图如下：（南京斯沃数控仿真软件）对于此抛物线而言，也可以采用Z作为自变量编程,即#1=80 #2=SQRT-#1-80/0.05#3=2*#2判断条件为：#1从80开始加工减到0为止。程序为：%1234T0101M03S500G00Z0G01X-0.1F30X92F100G00Z5G71U2R1P10Q20

10、E0.4F100N10G01X0Z0F50S900#1=80WHILE#1GE0#2=SQRT-#1-80/0.05#3=2*#2G01X#3Z#1-80F50#1=#1-0.2ENDWZ-90N20G00X92G00X100Z100M05N30上述二例，虽然选择的变量不同，但是加工效果相同，都极易理解。第三步 进阶提高上述的椭圆，抛物线是比较特殊的情况，没有坐标偏移，没有旋转，形状比较完整，并非只是截取一部分形状来加工。先针对非特殊椭圆，抛物线举例说明：从零件图可知：该椭圆圆心不在程序零点处，方向偏移了毫米。而其，椭圆不完整，只是截取了一部分椭圆来加工。%1234T0101M03S500G0

11、0Z0G01X-1F50X34F100G00X34.Z5.0G73U15R15P10Q20X0.4Z0F50N10G01X14Z0F50S900X16Z-1Z-15.6#1=16.4（以椭圆的实际加工长度来设置变量）WHILE#1GE0#2=14*SQRT1-#1*#1/20*20G01X2*#2Z#1-32F50（若有圆心偏移，则在此处修改即可）#1=#1-0.5ENDWG01X28.Z-38G02X28Z-60R15G01Z-70N20G00X32G00G40X100Z100T0202M03S400G00X30Z5Z-15G01X12F30X30F100Z-15.6G01X12F30X30

12、F100G00X100Z100T0303G00X20Z5G82X15.2Z-13F2X14.8X14.3X13.6X13.4G00X100Z100M05M30加工仿真效果图如下：（南京斯沃数控仿真软件）正弦曲线的编程：毛坯尺寸：42xmm经分析，该零件图重难点在于正弦曲线部分的加工。而在变量选择方面，与椭圆，抛物线有所不同，不能简单地选择X或Z作为自变量。从零件图上给定的方程看，只能以角度t作为自变量，X作为因变量。首先，进行变量的设置：#1=PI/2（起始角度90度）#2=-7*PI/2（终止角度-630度）#3=-20（Z的起始值坐标）条件判断为：正弦曲线从90开始加工到-630结束。即W

13、HILE#1GE#2具体程序为：%1234T0101M03S500G00X44Z5G73U10W0.1R8P10Q20E0.4F120N10G01X20G01Z0F90S900Z-10X30Z-15X40Z-20#1=PI/2#2=-7*PI/2#3=-20WHILE#1GE#2#4=34+6*SIN#1G01X#4Z#3#1=#1-4*PI/180#3=#3-0.222ENDWW-5N20G00X44G00X100Z100M05M30加工仿真效果图如下：（南京斯沃数控仿真软件）特别说明：#1=#1-4*PI/180 （角度每次减少4度）#3=#3-0.222 （由于变量自减过程中，角度每次减

14、少4度，而90度到-630度，共计720度，因此一共循环了180次；而每循环一次Z的变量为40180=0.222）。此处若是随便设置步距，将会产生正弦曲线长度方向的误差。宏编程总结： 自变量选择越简单越好，尽可能减少后续的条件判断。 尽可能以时间加工程度作为自变量，如椭圆，抛物线等。 如遇到圆心偏移，只需在G01X Z F50处稍加改动即可，如椭圆圆心坐标（10，-30）则改为：G01X2*#2+10Z#1-30F50即可。原则：以程序零点为准，正方向偏移则“+”；负方向偏移则“-”。 若遇到凹椭圆等非圆曲线，则G01中的X值变为负值即可。如G01X-2*#2+50Z#1-30F50。 若遇到

15、旋转椭圆等，则可采用坐标旋转公式。编程时，先不考虑旋转，直接按照不旋转的情况编程，然后再用坐标旋转公式，将G01中的和变换一下即可。坐标旋转公式：z=cos(angle)*x-sin(angle)*y;x=cos(angle)*y+sin(angle)*xx,y为旧坐标，angle为旋转角度，z，x为旋转后的新坐标。旋转公式的运用如下：程序如下：%1234T0101G00X100Z100M03S600G00X55Z5G71U1.5R0.5P10Q20X0.8Z0.4F200N10G01X22.209Z0F180S900X26.209Z-2.0Z-10#1=21.4*PI/180WHILE #1 LE 97*PI/180#2=25*COS#1（坐标值，参数方程）#3=15*SIN#1（坐标值，参数方程）#4=#2*COS20*PI/180-#3*SIN20*PI/180（旋转公式）#5=#3*COS20*PI/180+#2