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摘 要：宏程序，在西门子系统中也叫参数编程法，是数控手工编程的高级阶段，也是高级工及以上等级数控编程人员必须掌握的知识，本文主要通过两个典型实例探讨在FANUC数控车系统中宏程序的使用技巧及注意事项。本文对指导生产实践及高级别数控培训有一定的实际意义，并且本文的程序均经过机床的实际验证，保证了其正确性。
关键词：宏程序 数控 参数
引言
程序编制的质量与编程人员的素质息息相关，宏程序里应用了大量的编程技巧，例如数学模型的建立、数学关系的表达、走刀方式的选择等，这些使得宏程序的精度很高。特别是对于两轴联动的数控车床，使用宏程序几乎能解决任何复杂轮廓回转体工件的加工，这样做既减少了运用自动编程时对电脑的资金投入，又可以锻炼编程者的编程思维。在任何时候手工编程都是必须掌握的，特别是其精髓-宏程序。
FANUC 0i系统提供两种用户宏程序，即用户A和用户B宏，由于用户A宏需要使用宏指令来表达各种数学运算和逻辑关系，极不直观，因而导致在实际工作中很少人使用它。所以本文主要讨论FANUC B类宏程序的应用。
一、赋值方法与控制指令
1、在FANUC系统中变量需用变量符号"#"和后面的变量号指定。
例如：#1。我们可以给该变量赋值例如#1=10，#1=#1+1，此时#1的值就变为11。B类宏程序的运算类似于数学运算，仍用各种数学符号表示，最常用的运算指令有：#a=#b、#a=#b+#c、#a=#b-#c、#a=#b*#c、#a=#b/#c（注意乘除号用*、/表示）；#a=SIN[#b]、#a=COS[#b]、#a=TAN[#b]（正弦、余弦、正切中具体数值必须写在中括号内）；#a=ASIN[#b]、#a=ACOS[#b]、#a=ATAN[#b]、#a=SQRT[#b]（注意反三角函数与开方的写法）。
2、控制指令起到控制程序流向的作用，是宏程序能否执行的关键，在FANUC系统中主要有两种条件循环指令，分别为IF[条件表达式]GOTOn（当满足条件表达式时，跳转到第n行去执行），和WHILE[条件表达式]DOn……ENDn（当满足条件时表达式时，执行Don到ENDn中间的程序，WHILE可以简写为WH，n只能是1、2或3中的一个）。条件表达式中的格式一般为，#aGT#b（#a大于#b），#aGE#b（#a大于等于#b），#aLT#b（#a小于#b），#aLE#b（#a小于等于#b）。
二、典型公式曲线的编程方法
1、双曲线粗精加工程序的编程方法及注意事项
双曲线是一种典型的二维公式曲线，该图形的粗精加工所用到的宏程序具有广泛的代表性。
编制图1-1双曲线粗精加工程序
图1-1
（1）工艺及编程分析：该图粗精车均可用90度外圆车刀，切削参数视工件和刀具材料而定，在此只对加工程序做出说明。该图刀具路径选用类似G71的走刀路线比较合理，但FANUC系统中G71的精加工轮廓描述不允许使用变量方式，否则会出现"FORMAT ERROR IN MACRO"（宏程序格式错误）报警，我们只能用基本指令加变量的方式编制类似G71的走刀路径。粗加工时选择X作为自变量，Z作为关于X的函数，及把双曲线公式变为：Z=36/（X-3），当X由21（单边）减小到3.5（单边）时（X方向留有余量作为精加工），粗加工循环结束。精加工时选择Z作为自变量，X作为关于Z的函数，及运用图1-1中的双曲线公式：X=（36/Z）+3，当Z由72减小到2时循环结束。
（2）程序解释及仿真结果
1-2粗加工仿真图 1-3精加工仿真图
（3）注意事项：a建议变量及其赋值放在插补指令之前完成，如上述粗加工中#1至#6及精加工中#7和#8的赋值，这样写结构比较紧凑，且不容易遗漏。b如果用上述结构编写宏程序，条件表达式中一定是大于（GT）或小于（LT），不能出现大于等于（GE）或小于等于（LE），否则会多走一次循环程序，产生过切。c粗加工变量的赋值及循环语句可以作为固定格式，加工其他没有内凹图形时只需改变#1至#4中的数值即可，记住该格式可以大大降低编程难度和缩短编程时间。
2、G73循环指令，及宏程序二重嵌套加工正弦曲线
正弦曲线历来是数控编程培训班重点讲授的内容，也是相对较难的课题，对于技师及以上级别的编程人员，该课题应该掌握。
编制图2-1正弦曲线粗精加工程序
图2-1
（1）工艺及编程分析：正弦曲线的难点在于Z和X没有直接联系，必须通过中间角度参数€%a构建关于Z和X的方程。该图为内凹图形，所以选择尖刀加工该工件不会发生刀具干涉，刀具路径选择类似G73的仿形加工比较合适，FANUC数控车系统中G73轮廓描述允许使用变量方式，这给本题的编程带来方便。如果编程人员对G73的用法理解得不够透彻，可以用宏程序二重嵌套的方式完成类似G73的走刀路径。编程之前首先写出该图中正弦曲线的公式：若选择图中o点为平面直角坐标系原点，即公式为：X=3€譙IN€%a，（ -630o≤€%a≤90o），由图可得Z与€%a在数量上的关系为€%a=（720/40）€譠，所以X=3€譙IN（18€譠），（-35≤€%a≤5）。
（2）程序解释及仿真结果
图2-2
（3）注意事项：a用第一种方法时一定要对G73指令中各个参数有深入理解。b本题起刀点放在Z-5至Z-45的地方刀具路径较短，笔者选在X55，Z-20处，cG73中Z方向的总退刀量W没写出（为0），此时每次仿形的轮廓推进方向与X轴平行，避免了过切。d用第二种方式编程在编写宏程序的难度上又提升了一个层次，简单的来说就是循环中再套用循环，走刀路径与第一种相似，但粗精加工每次的背吃刀量都为单边1mm。
结束语：使用宏程序进行编程加工要比自动编程加工快得多，有时自动编程的程序长度可能是宏程序的几十倍、几百倍，加工时间也会大大增加，手工编程是自动编程的基础，熟练掌握宏程序的关键是多看、多练，多到机床上验证程序。宏程序其实很简单，它可以用在难的地方，也可以用在简单的地方，但都可以简化我们的程序，磨砺我们的思维！
参考文献：
[1]沈建峰 虞俊. 数控车工（高级）. 北京：机械工业出版社.2004年.
[2]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例 北京：机械工业出版社.2002年.
关键词：宏程序 数控 参数
引言
程序编制的质量与编程人员的素质息息相关，宏程序里应用了大量的编程技巧，例如数学模型的建立、数学关系的表达、走刀方式的选择等，这些使得宏程序的精度很高。特别是对于两轴联动的数控车床，使用宏程序几乎能解决任何复杂轮廓回转体工件的加工，这样做既减少了运用自动编程时对电脑的资金投入，又可以锻炼编程者的编程思维。在任何时候手工编程都是必须掌握的，特别是其精髓-宏程序。
FANUC 0i系统提供两种用户宏程序，即用户A和用户B宏，由于用户A宏需要使用宏指令来表达各种数学运算和逻辑关系，极不直观，因而导致在实际工作中很少人使用它。所以本文主要讨论FANUC B类宏程序的应用。
一、赋值方法与控制指令
1、在FANUC系统中变量需用变量符号"#"和后面的变量号指定。
例如：#1。我们可以给该变量赋值例如#1=10，#1=#1+1，此时#1的值就变为11。B类宏程序的运算类似于数学运算，仍用各种数学符号表示，最常用的运算指令有：#a=#b、#a=#b+#c、#a=#b-#c、#a=#b*#c、#a=#b/#c（注意乘除号用*、/表示）；#a=SIN[#b]、#a=COS[#b]、#a=TAN[#b]（正弦、余弦、正切中具体数值必须写在中括号内）；#a=ASIN[#b]、#a=ACOS[#b]、#a=ATAN[#b]、#a=SQRT[#b]（注意反三角函数与开方的写法）。
2、控制指令起到控制程序流向的作用，是宏程序能否执行的关键，在FANUC系统中主要有两种条件循环指令，分别为IF[条件表达式]GOTOn（当满足条件表达式时，跳转到第n行去执行），和WHILE[条件表达式]DOn……ENDn（当满足条件时表达式时，执行Don到ENDn中间的程序，WHILE可以简写为WH，n只能是1、2或3中的一个）。条件表达式中的格式一般为，#aGT#b（#a大于#b），#aGE#b（#a大于等于#b），#aLT#b（#a小于#b），#aLE#b（#a小于等于#b）。
二、典型公式曲线的编程方法
1、双曲线粗精加工程序的编程方法及注意事项
双曲线是一种典型的二维公式曲线，该图形的粗精加工所用到的宏程序具有广泛的代表性。
编制图1-1双曲线粗精加工程序
图1-1
（1）工艺及编程分析：该图粗精车均可用90度外圆车刀，切削参数视工件和刀具材料而定，在此只对加工程序做出说明。该图刀具路径选用类似G71的走刀路线比较合理，但FANUC系统中G71的精加工轮廓描述不允许使用变量方式，否则会出现"FORMAT ERROR IN MACRO"（宏程序格式错误）报警，我们只能用基本指令加变量的方式编制类似G71的走刀路径。粗加工时选择X作为自变量，Z作为关于X的函数，及把双曲线公式变为：Z=36/（X-3），当X由21（单边）减小到3.5（单边）时（X方向留有余量作为精加工），粗加工循环结束。精加工时选择Z作为自变量，X作为关于Z的函数，及运用图1-1中的双曲线公式：X=（36/Z）+3，当Z由72减小到2时循环结束。
（2）程序解释及仿真结果
1-2粗加工仿真图 1-3精加工仿真图
（3）注意事项：a建议变量及其赋值放在插补指令之前完成，如上述粗加工中#1至#6及精加工中#7和#8的赋值，这样写结构比较紧凑，且不容易遗漏。b如果用上述结构编写宏程序，条件表达式中一定是大于（GT）或小于（LT），不能出现大于等于（GE）或小于等于（LE），否则会多走一次循环程序，产生过切。c粗加工变量的赋值及循环语句可以作为固定格式，加工其他没有内凹图形时只需改变#1至#4中的数值即可，记住该格式可以大大降低编程难度和缩短编程时间。
2、G73循环指令，及宏程序二重嵌套加工正弦曲线
正弦曲线历来是数控编程培训班重点讲授的内容，也是相对较难的课题，对于技师及以上级别的编程人员，该课题应该掌握。
编制图2-1正弦曲线粗精加工程序
图2-1
（1）工艺及编程分析：正弦曲线的难点在于Z和X没有直接联系，必须通过中间角度参数€%a构建关于Z和X的方程。该图为内凹图形，所以选择尖刀加工该工件不会发生刀具干涉，刀具路径选择类似G73的仿形加工比较合适，FANUC数控车系统中G73轮廓描述允许使用变量方式，这给本题的编程带来方便。如果编程人员对G73的用法理解得不够透彻，可以用宏程序二重嵌套的方式完成类似G73的走刀路径。编程之前首先写出该图中正弦曲线的公式：若选择图中o点为平面直角坐标系原点，即公式为：X=3€譙IN€%a，（ -630o≤€%a≤90o），由图可得Z与€%a在数量上的关系为€%a=（720/40）€譠，所以X=3€譙IN（18€譠），（-35≤€%a≤5）。
（2）程序解释及仿真结果
图2-2
（3）注意事项：a用第一种方法时一定要对G73指令中各个参数有深入理解。b本题起刀点放在Z-5至Z-45的地方刀具路径较短，笔者选在X55，Z-20处，cG73中Z方向的总退刀量W没写出（为0），此时每次仿形的轮廓推进方向与X轴平行，避免了过切。d用第二种方式编程在编写宏程序的难度上又提升了一个层次，简单的来说就是循环中再套用循环，走刀路径与第一种相似，但粗精加工每次的背吃刀量都为单边1mm。
结束语：使用宏程序进行编程加工要比自动编程加工快得多，有时自动编程的程序长度可能是宏程序的几十倍、几百倍，加工时间也会大大增加，手工编程是自动编程的基础，熟练掌握宏程序的关键是多看、多练，多到机床上验证程序。宏程序其实很简单，它可以用在难的地方，也可以用在简单的地方，但都可以简化我们的程序，磨砺我们的思维！
参考文献：
[1]沈建峰 虞俊. 数控车工（高级）. 北京：机械工业出版社.2004年.
[2]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例 北京：机械工业出版社.2002年.