类宏功能应用

7.1.1　A类宏功能应用

用户宏功能是提高数控机床性能的一种特殊功能。使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一样存入存储器，然后用一个总指令代表它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。

用户宏功能主体是一系列指令，相当于子程序体。既可以由机床生产厂提供，也可以由机床用户自己编制。

宏指令是代表一系列指令的总指令，相当于子程序调用指令。

用户宏功能的最大特点是，可以对变量进行运算，使程序应用更加灵活、方便。

用户宏功能有A、B两类。

1.变量

在常规的主程序和子程序内，总是将一个具体的数值赋给一个地址。为了使程序更具通用性、更加灵活，在宏程序中设置了变量，即将变量赋给一个地址。

（1）变量的表示

变量可以用“#”号和跟随其后的变量序号来表示：#i（i=1，2，3…）

例：#5，#109，#501。

（2）变量的引用

将跟随在一个地址后的数值用一个变量来代替，即引入了变量。

例：对于F#103，若#103=50时，则为F50；

对于Z-#110，若#110=100时，则Z为−100；

对于G#130，若#130=3时，则为G03。

（3）变量的类型

0MC系统的变量分为公共变量和系统变量两类。

1）公共变量

公共变量是在主程序和主程序调用的各用户宏程序内公用的变量。也就是说，在一个宏指令中的#i与在另一个宏指令中的#i是相同的。

公共变量的序号为：#100～#131；#500～#531。其中#100～#131公共变量在电源断电后即清零，重新开机时被设置为“0”；#500～#531公共变量即使断电后，它们的值也保持不变，因此也称为保持型变量。

2）系统变量

系统变量定义为：有固定用途的变量，它的值决定系统的状态。系统变量包括刀具偏置变量、接口的输入/输出信号变量、位置信息变量等。

系统变量的序号与系统的某种状态有严格的对应关系。例如，刀具偏置变量序号为#01～#99，这些值可以用变量替换的方法加以改变，在序号1～99中，不用作刀偏量的变量可用作保持型公共变量#500～#531。

接口输入信号#1000～#1015，#1032。通过阅读这些系统变量，可以知道各输入口的情况。当变量值为“1”时，说明接点闭合；当变量值为“0”时，表明接点断开。这些变量的数值不能被替换。阅读变量#1032，所有输入信号一次读入。

2.宏指令G65

宏指令G65可以实现丰富的宏功能，包括算术运算、逻辑运算等处理功能。

一般形式：G65 Hm P#i Q#j R#k

式中：

m——宏程序功能，数值范围01～99；

#I——运算结果存放处的变量名；

#j——被操作的第一个变量，也可以是一个常数；

#k——被操作的第二个变量，也可以是一个常数。

例如，当程序功能为加法运算时：

程序 P#100 Q#101 R#102…… 含义为#100=#101+#102

程序 P#100 Q-#101 R#102…… 含义为#100= −#101+#102

程序 P#100 Q#101 R15…… 含义为#100=#101+15

3.宏功能指令

（1）算术运算指令见表7-1。

表7-1　算术运算指令

1）变量的定义和替换 #I=#j

编程格式 G65 H01 P#i Q#j

例：G65 H01 P#101 Q1005；（#101=1005）

G65 H01 P#101 Q-#112；（#101＝-#112）

2）加法 #i＝#j＋#k

编程格式 G65 H02 P#i Q#j R#k

例：G65 H02 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102＋#103）

3）减法 #i＝#j-#k

编程格式 G65 H03 P#i Q#j R#k

例：G65 H03 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102－#103）

4）乘法 #i＝#j×#k

编程格式 G65 H04 P#i Q#j R#k

例：G65 H04 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102×#103）

5）除法 #i＝#j / #k

编程格式 G65 H05 P#i Q#j R#k

例：G65 H05 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102/#103）

6）平方根 #i＝

编程格式 G65 H21 P#i Q#j

例：G65 H21 P#101 Q#102；（#101＝

7）绝对值 #i＝│#j│

编程格式 G65 H22 P#i Q#j

例：G65 H22 P#101 Q#102；（#101＝│#102│）

8）复合平方根1 #i＝

编程格式 G65 H27 P#i Q#j R#k

例：G65 H27 P#101 Q#102 R#103；（#101=

9）复合平方根2 #i＝

编程格式 G65 H28 P#i Q#j R#k

例：G65 H28 P#101 Q#102 R#103（#101＝

（2）逻辑运算指令见表7-2。

表7-2　逻辑运算指令

1）逻辑或 #I=#j OR #k

编程格式 G65 H11 P#i Q#j R#k

例 G65 H11 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102 OR 103）

2）逻辑与 #i＝#j AND #k

编程格式 G65 H12 P#i Q#j R#k

例 G65 H12 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102 AND #103）

（3）三角函数指令见表7-3。

表7-3　三角函数指令

1）正弦函数 #i＝#j×SIN（#k）

编程格式 G65 H31 P#i Q#j R#k（单位：度）

例：G65 H31 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102×SIN（#103））

2）余弦函数 #i＝#j×COS（#k）

编程格式 G65 H32 P#i Q#j R#k（单位：度）

例：G65 H32 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102×COS（#103））

3）正切函数 #i＝#j×TAN#k

编程格式 G65 H33 P#i Q#j R#k（单位：度）

例：G65 H33 P#101 Q#102 R#103；（#101＝#102×TAN（#103））

4）反正切 #i＝ATAN（#j/#k）

编程格式 G65 H34 P#i Q#j R#k（单位：度，0°≤ #j ≤360°）

例：G65 H34 P#101 Q#102 R#103；（#101＝ATAN（#102/#103））

（4）控制类指令（见表7-4）

表7-4　控制类指令

1）无条件转移

编程格式 G65 H80 Pn（n为程序段号）

例：G65 H80 P120；（转移到N120）

2）条件转移1 #j EQ #k（＝）

编程格式 G65 H81 Pn Q#j R#k（n为程序段号）

例：G65 H81 P1000 Q#101 R#102

当#101＝#102，转移到N1000程序段；若#101≠ #102，执行下一程序段。

3）条件转移2 #j NE #k（≠）

编程格式 G65 H82 Pn Q#j R#k（n为程序段号）

例：G65 H82 P1000 Q#101 R#102

当#101≠ #102，转移到N1000程序段；若#101＝#102，执行下一程序段。

4）条件转移3 #j GT #k（> ）

编程格式 G65 H83 Pn Q#j R#k（n为程序段号）

例：G65 H83 P1000 Q#101 R#102

当#101 > #102，转移到N1000程序段；若#101 ≤#102，执行下一程序段。

5）条件转移4 #j LT #k（<）

编程格式 G65 H84 Pn Q#j R#k（n为程序段号）

例：G65 H84 P1000 Q#101 R#102

当#101 < #102，转移到N1000；若#101 ≥ #102，执行下一程序段。

6）条件转移5 #j GE #k（≥）

编程格式 G65 H85 Pn Q#j R#k（n为程序段号）

例：G65 H85 P1000 Q#101 R#102

当#101≥ #102，转移到N1000；若#101<#102，执行下一程序段。

7）条件转移6 #j LE #k（≤）

编程格式 G65 H86 Pn Q#j Q#k（n为程序段号）

例：G65 H86 P1000 Q#101 R#102

当#101≤#102，转移到N1000；若#101>#102，执行下一程序段。

4.使用注意

为保证宏程序的正常运行，在使用用户宏程序的过程中，应注意以下几点：

（1）由G65规定的H码不影响偏移量的任何选择。

（2）如果用于各算术运算的Q或R未被指定，则作为0处理。

（3）在分支转移目标地址中，如果序号为正值，则检索过程是先向大程序号查找，如果序号为负值，则检索过程是先向小程序号查找。

（4）转移目标序号可以是变量。

5.用户宏程序应用举例

【例7-1】用宏程序和子程序功能顺序加工圆周等分孔。设圆心在O点，它在机床坐标系中的坐标为（X₀，Y₀），在半径为r的圆周上均匀地钻几个等分孔，起始角度为α，孔数为n。以零件上表面为Z向零点，见图7-1。

使用以下保持型变量：

#502：半径r；

#503：起始角度α；

图7-1　等分孔计算方法

#504：孔数n，当n>0时，按逆时针方向加工，当n<0时，按顺时针方向加工；

#505：孔底Z坐标值；

#506：R平面Z坐标值；

#507：F进给量。

使用以下变量进行操作运算：

#100：表示第i步钻第i孔的计数器；

#101：计数器的最终值（为n 的绝对值）；

#102：第i个孔的角度位置θ_i的值；

#103：第i个孔的X坐标值；

#104：第i个孔的Y坐标值；

用用户宏程序编制的钻孔子程序如下：

调用上述子程序的主程序如下：

O0010

设置G54：X= −400，Y= −100，Z= −50。变量#500～#507可在程序中赋值，也可由MDI方式设定。

【例7-2】根据以下数据，用用户宏程序功能加工圆周等分孔。

如图7-2所示，在半径为50mm的圆周上均匀地钻8个ф10的等分孔，第一个孔的起始点角度为30o，设圆心为O点，以零件的上表面为Z向零点。首先在MDI方式中，设定以下变量的值：

图7-2　等分孔应用举例

#502：半径r为50；

#503：起始角度α为30；

#504：孔数n为8；

#505：孔底Z坐标值为－20；

#506：R平面Z坐标值为5；

#507：F进给量为50。

加工程序为：

O6100

N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z20

N20 M98 P9010

N30 G00 G90 X0 Y0

N40 Z20

N50 M30

设置G54：X= −400，Y= −100，Z= −50

【例7-3】应用宏功能指令加工空间曲线

图7-3　空间曲线

有一空间曲线槽，由两条正弦曲线Y=35sinX和Z=5sinX迭加而成，刀具中心轨迹如图7-3所示。槽底为r=5mm的圆弧。为了方便编制程序，采用粗微分方法忽略插补误差来加工。以角度X为变量，取相邻两点间的X向距离相等，间距为0.5°，然后用正弦曲线方程Y=35sinX和Z=5sinX分别计算出各点对应的Y值和Z值，进行空间直线插补，以空间直线来逼近空间曲线。加工时采用球头铣刀（r=5mm）在一平面实体零件上铣削出这一空间曲线槽。加工坐标系设置见图7-4。

图7-4　曲线槽的加工坐标系及走刀路线图

设置保持型变量：

#500：Z向每次切入量为2mm；设置时输入“2000”；

#501：Y＝35sinX的幅值为35mm，设置时输入“35000”；

#502：Z＝5sinX的幅值为5mm，设置时输入“5000”；

#503：X的步距为0.5°时的终点值360°；设置时输入“360”。

设置操作型变量：

#100：X当前值，为度（°）；

#110：Y坐标当前值，为mm；

#120：Z＝5sinX的值，为mm；

#130：Z向每次进刀后的初始值，为mm；

#140：Z坐标当前值，为mm。

子程序O 0004：

主程序O0005：

在子程序O 0004中，N100～N130为计算当前点的X、Y和Z坐标。N140是按计算出的坐标值切削一段空间直线，用直线逼近空间曲线。N150为空间曲线结束的终点判别，以X＝360°为终点，若没有到达，则返回N100再计算下一点坐标；若已到达，则结束子程序。

在主程序O 0005中，N60为调用三次O 0004子程序，每调用一次，Z坐标向负方向进2mm，分三次切出槽深。加工的走刀路线图见图7-4所示。