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1、第第6 6章章 高级数控编程高级数控编程 6.1 6.1 子程序控制指令子程序控制指令o 数控加工程序分为主程序和子程序，一般地，NC执行主程序的指令，但当执行到一条子程序调用指令M98时，NC转向执行子程序，在子程序中执行到返回指令M99时，再回到主程序。o 当我们的加工程序需要多次运行一段同样的轨迹时，可以将这段轨迹编成子程序存储在机床的程序存储器中，每次在程序中需要执行这段轨迹时便可以调用该子程序，达到简化数控加工程序的目的。1子程序的格式o格式：O；子程序号；子程序内容M99；返回主程序 在程序的开始，应该有一个由地址O指定的子程序号，在程序的结尾，返回主程序的指令M99是必不可少的。
2、M99可以不必出现在一个单独的程序段中，作为子程序的结尾，这样的程序段也是可以的：G90 G00 X0 Y100.M99；2子程序的调用oM98 P；地址P后面所跟的数字中，后面的四位用于指定被调用的子程序的程序号，前面的三位用于指定调用的重复次数。在调用子程序指令中，可以指令重复最多达999次。例如：M98 P51002；调用1002号子程序，重复5次。M98 P1002；调用1002号子程序，重复1次。o 当一个主程序调用一个子程序时，该子程序可以调用另一个子程序，这样的情况，我们称之为子程序的嵌套。一般可以允许最多达四重的子程序嵌套。o 主程序 M98P11000;子程序 M30;O10
3、00;M98P12000;子程序1重嵌套 M99;O2000;M98P13000;2重嵌套 M99;6.2 比例缩放和坐标旋转变换指令比例缩放指令G50,G51oG51、G50均为模态G代码指令o1各轴按相同比例缩放编程格式：G51 X_ Y_ Z_ P_；比例缩放开始；比例缩放有效 G50；比例缩放取消。式中：X Y Z-比例缩放中心坐标（绝对方式）P-比例系数 从比例中心开始，实际移动量为原编程数值的P倍。P值对偏移量无影响。o2各轴按不同比例缩放编程 各个轴可以按不同比例缩放编程，当给定的比例系数为-1时，可获得镜像加工功能。格式：G51 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_；比例缩放开始
4、；比例缩放有效 G50；比例缩放取消。式中：X Y Z-比例缩放中心坐标（绝对方式）I-X轴比例系数 J-Y轴比例系数 K-Z轴比例系数6.2.2 坐标旋转变换指令G68,G69o 该指令可使编程图形按照指定旋转中心和旋转方向旋转一定的角度。1格式:G68 X_ Y_ R_；坐标旋转开始 坐标系旋转方式 G69；取消坐标系旋转指令 式中：X_ Y_-旋转中心的绝对坐标值，指定平面的二个轴（由G17、G18、G19确定），当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。R_-旋转角度，逆时针定义为正方向，顺时针定义为负方向。6.3 6.3 用户宏程序用户宏程序o 使用子程序编程可以重复同样
5、的操作,简化程序的书写工作，但是用户宏程序提供了更丰富的编程功能,它允许使用变量、算术和逻辑操作及条件分支，使得用户可以自行编写用户软件包、固定循环程序。6.3.1 变量及变量定义o2变量的定义 当指定一个变量时，在“#”后指定变量号。计算机允许赋名给变量来定义变量，宏程序中的变量没有此功能。例：#1也可以用表达式指定变量号，这时表达式要用方括号括起来，如：#1+#2-12。o 为了在程序中引用变量，可以指定一个字地址其后跟一个变量号。当用表达式指定一个变量时，须用方括号括起来。例：G01 X#1+#2 F#3。o 为了将引用的变量值的符号取反，在#号前加“”号。例：G00 X#1；当引用一个
6、未定义的变量时，忽略变量及引用变量的地址。例：#1=0，#2=“空”，则G00 X#1 Y#2的执行结果是G00 X0。o3变量值的范围 地方变量和公共变量可以有值0和在下述范围内的值：10471019或 10291047。4未定义的变量 当变量的值未定义时，被看作“空”变量，变量#0总是“空”变量，是一个只读变量。6.3.2 变量的类型o在FANUC系统中通常将变量分为四类。其中，局部变量和公共变量用户可以在自编宏程序中自行定义使用。系统变量能用来读、写系统内部NC数据。o表6-1：变量类型分类表6.3.3 变量的赋值与运算o1变量的赋值 在宏程序中，一个变量的值可以通过赋值的形式来定义。可
7、以为一个变量赋常数值，如：#1=12.234，也可以将一个变量中的值赋给另一个变量，通常也称为变量替换如：#2=#1，此时变量#2中原来的值被替换为12.234，即变量#2被变量#1替换，而变量#1中的值保持不变。变量表达式中的运算值可直接赋给变量如：#3=#1+#2。o2算术运算（1）算术运算格式（2）三角函数运算（3）ROUND功能(4)上进位和下进位成整数。（5）算术和逻辑操作的缩写方式。表6-12变量算术和逻辑运算表功 能格式备注与具体示例赋值i=#j100=1，100=30.0加法减法乘法除法i=#j+#k100=1+2100=100.0-2100=12100=1/30i=#j-#k
8、i=#j#ki=#j/#k正弦i=SIN#j100=SIN1#100=COS36.3+2#100=ATAN1/2反正弦i=ASIN#j余弦i=COS#j反余弦i=ACOS#j正切i=TAN#j反正切i=ATAN#j/#k平方根i=SQRT#j100=SQRT1*1-100100=EXP1绝对值i=ABS#j舍入i=ROUND#j上取整i=FIX#j下取整i=FUP#j自然对数i=LN#j指数函数i=EXP#j或i=#j OR#k逻辑运算一位一位地按二进制执行异或i=#j XOR#k与i=#j AND#kBCD转BINi=BIN#j用于与PMC的信号交换BIN转BCDi=BCD#jo3运算操作的
9、优先权 运算操作的优先顺序由高至低依次是：（1）函数。（2）乘、除、与运算（*，/，AND，MOD）这样的操作。（3）加、减、或、异或（+，OR，XOR）这样的操作。（4）关系运算 使用方括号可以改变优先级，内层方括号优先。方括号最多可用五层，超出五层，出现118号报警。需要注意的是：方括号用于封闭表达式，圆括号用于程序注释语。如果除数是零或TAN90，则会产生112号报警。6.4 6.4 宏指令及语句格式宏指令及语句格式6.4.1 转移和循环指令o分支指令（GOTO语句）GOTO语句（无条件分支）；IF语句（条件分支:if，then）;WHILE语句(循环语句while)。o（1）无条件分支
10、（GOTO语句）功能：转向程序的第N句。当指定的顺序号大于19999时，出现128号报警，顺序号可以用表达式。格式：GOTO n；n是顺序号（19999）o（2）条件分支（IF 语句）功能：在IF后面指定一个条件表达式，如果条件满足，转向第N句，否则执行下一段。格式：IF 条件表达式 GOTO n；其中，一个条件表达式一定要有一个操作符，这个操作符插在两个变量或一个变量和一个常数之间，并且要用方括号括起来，既表达式 操作符 表达式。操作符见下表：表6-13逻辑表达式操作符表条件式意 义具体示例i EQ j等于（=）IF5EQ#6GOTO100；i NE j不等于（）IF5NE100GOTO10
11、0；i GT j大于（）IF5GT#6GOTO100；i GE j大于等于（）IF5GE100GOTO100；i LT j小于（）IF5LT#6GOTO100；i LE j小于等于（）IF5LE100GOTO100；o2循环指令(WHILE语句)（1）功能：在WHILE 后指定一个条件表达式，条件满足时，执行DO到END之间的语句，否则执行END后的语句。（2）格式：WHILE 条件表达式 DO m；（m1，2，3）条件满足 ：END m；程序 m只能在1、2、3中取值，数13可以多次使用。否则出现126号报警。条件不满足o（3）嵌套：嵌套层数最多3级:WHILE 条件式1 DO1；;WHIL
12、E 条件式2 DO2；;WHILE 条件式3 DO3；;END 3；;END 2 ;END1；o 使用IFGOTO语句跳出循环体:WHILE DO1;IF GOTOn;END1;Nn;使用IFGOTO语句不能从外部转入循环体内:IF GOTO n;WHILE DO1;N n;END1;6.4.2 宏程序的调用o1宏程序的调用宏程序可以用下列指令方式调用：单一调用指令 G65；模态调用指令 G66、G67；定义G指令宏程序调用；定义M指令宏程序调用；G指令子程序调用；M指令子程序调用。o2宏程序调用和子程序调用之间的区别o（1）用G65，可以指定一个自变量并对其赋值（传递给宏程序的数据），而M9
13、8没有这个功能。（2）当M98段含有另一个NC语句时（如：G01 X100.0 M98 Pp），则执行命令之后调用子程序，而G65无条件调用一个宏程序。（3）当M98段含有另一个NC语句时（如：G01 X100.0 M98 Pp），在单段方式下机床停止，而使用G65时机床不停止。（4）用G65地方变量的级要改变，而M98不改变。表614自变量的方法引 数变 量引 数变 量引 数变 量引 数变 量A1H11R18X24B2I4S19Y25C3J5T20Z26D7K6U21E8M13V22F9Q17W23o3宏程序单一调用指令（G65）功能：G65被指定时，地址P所指定的用户宏程序被调用，数据（自
14、变量）能传递到用户宏程序中。格式：G65 Pp Ll；其中：p要调用的宏程序号 l重复的次数（缺省值为1，取值范围19999）自变量表中定义的值将传递给宏程序中的变量。通过使 用自变量表，值被分配给相应的系统变量。o4宏程序的模态调用指令（G66、G67）功能：一旦指定了G66，那么在以后的含有轴移动命令的段执行之后，地址P所指定的宏程序被调用，直到发出G67命令，该调用方式被取消。格式：G66 Pp L1；o其中：P：要调用的程序号 L：重复的次数（缺省值为1，取值范围19999）自变量：传递给宏程序的变量值。6.5 6.5 用户宏程序应用实例用户宏程序应用实例o例圆周等分孔加工例圆周等分孔
15、加工：编制一个宏程序加工圆上等分孔，孔深为Z。圆周的半径为I，起始角度为A，等分间隔角度为B，钻孔数为H，等分圆的中心坐标为(X，Y)。(X,Y)100ABBBYX调用格式：G65 P9100 Xx Yy Zz Rr Ii Aa Bb Hh;X：圆心的X坐标(#24)Y：圆心的Y坐标(#25)Z：孔深(#26)R：快速趋近点坐标(#18)50F：切削进给速度(#9)I：圆半径(#4)A：第一孔的角度(#1)B：增量角(指定负值时为顾时针)(#2)0，0H：孔数(#11)(X,Y)100ABBBYXo主程序：O002;G90 G92 X0 Y0 Z100;oG65 P9100 X100 Y50
16、R30 Z-50 F500 I100 A0 B45 H5;M02;宏程序：O9100；#3=#4003；储存03组G代码 G81Z#26R#18F#9K0；钻孔循环,也可以使用L0 IF#3 EQ 90 GOTO1；在G90方式转移到N1#24=#5001+#24；计算圆心的X坐标#25=#5002+#25；计算圆心的Y坐标 N1 WHILE#11 GT 0 DO1；直到剩余孔数为0#5=#24+#4COS#1；计算X轴上的孔位#6=#25+#4SIN#1；计算Y轴上的孔位 G90 X#5 Y#6；移动到目标位置之后执行钻孔#1=#1+#2；更新角度#11=#11-1；孔数-1 END1；G#
17、3 G80；返回原始状态的G代码M99；图6-10 矩形型腔加工示意图o例矩形型腔的加工例矩形型腔的加工：如图6-10所示，XY对称中心为G54原点，顶面为Z0面。矩形内腔尺寸为：长 宽4R（圆角深）。加工方式为：使用平底立铣刀，每次从中心下刀，以回字形进给，若12，则先Y后X，全部采用顺铣，走完最外圈后提刀返回中心，进给至下一层继续，直至到达预定深度。自变量参数对应的局部变量A矩形内腔X方向边长Length1B矩形内腔Y方向边长Width2C铣刀直径3JZ坐标（绝对值）初始值为05M矩形四角圆角Radius13QZ坐标（绝对值）每次递增量（每层切深即层间距q）17表6-19 变量和参数o(2
18、)子程序自变量O283 子程序名5=0；目标值（绝对值）18=13-3/2-10*6；每角在角圆角处刀具作圆弧运动的半径IF18LE0GOTO4;如果180，跳转至N4行G01 Y12 F3000;以G01移动至图中1点X-11,R18;以G01移至图中2点，圆角过度18Y-12,R18;以G01移至图中3点，圆角过渡18X11,R18;以G01移至图中4点，圆角过渡18X12,R18;以G01移至图中5点，圆角过渡18X 0;以G01移至图中1点,1圈结束10=10-1；10依次递减GOTO 5;无条件跳转至N5行END 2；循环2结束（最外圈已走完）N99 G00 Z30;在个深度上的加工结束，G00提刀至安全高度X0 Y0;G00快速回到G54原点，准备下层加工5=5+17；Z坐标（绝对值）依次递增17（层间距q）END 1;循环1结束（此时5=4）M99;程序结束（3）子程序调用G65 P283 A_B_C_J_M_Q_;