数控车床宏程序编程.docx
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数控车床宏程序编程
数控宏程序
一．什么是宏程序？
什么是数控加工宏程序？
简单地说，宏程序是一种具有计算能力和决策能力的数控程序。
宏程序具有如下些特点：
1．使用了变量或表达式（计算能力），例如：
（1）G01X[3+5];有表达式3+5
（2）G00X4F[#1];有变量#1
（3）G01Y[50*SIN[3]];有函数运算2．使用了程序流程控制（决策能力），例如：
（1）IF#3GE9;有选择执行命令
ENDIF
2）WHILE#1LT#4*5;有条件循环命令
ENDW
二．用宏程编程有什么好处？
1．宏程序引入了变量和表达式，还有函数功能，具有实时动态计算能力，可以加工非圆
曲线，如抛物线、椭圆、双曲线、三角函数曲线等；
2．宏程序可以完成图形一样，尺寸不同的系列零件加工；3．宏程序可以完成工艺路径一样，位置不同的系列零件加工；4．宏程序具有一定决策能力，能根据条件选择性地执行某些部分；5．使用宏程序能极大地简化编程，精简程序。
适合于复杂零件加工的编程。
一．宏变量及宏常量
1．宏变量
先看一段简单的程序：
G00X25.0
上面的程序在X轴作一个快速定位。
其中数据25.0是固定的，引入变量后可以写成：
#1=25.0;#1是一个变量
G00X[#1];#1就是一个变量
宏程序中，用“#”号后面紧跟1~4位数字表示一个变量，如#1，#50，#101，,,。
变量有什么用呢？
变量可以用来代替程序中的数据，如尺寸、刀补号、G指令编号,，，变量
的使用，给程序的设计带来了极大的灵活性。
使用变量前，变量必需带有正确的值。
如
#1=25
G01X[#1];表示G01X25
#1=-10;运行过程中可以随时改变#1的值
G01X[#1];表示G01X-10
用变量不仅可以表示坐标，还可以表示G、M、F、D、H、M、X、Y、,,等各种代码后的
数字。
如：
#2=3
G[#2]X30;表示G03X30例1使用了变量的宏子程序。
%1000
#50=20;先给变量赋值
M98P1001;然后调用子程序
#50=350;重新赋值
M98P1001;再调用子程序
M30
%1001
G91G01X[#50];同样一段程序，#50的值不同，X移动的距离就不同
M99
2．局部变量
编号#0~#49的变量是局部变量。
局部变量的作用范围是当前程序（在同一个程序号内）。
如果在主程序或不同子程序里，出现了相同名称（编号）的变量，它们不会相互干扰，值也可以不同。
例
%100
N10#3=30;主程序中#3为30
M98P101;进入子程序后#3不受影响
#4=#3;#3仍为30，所以#4=30
M30
%101
#4=#3;这里的#3不是主程序中的#3，所以#3=0（没定义），则：
#4=0
#3=18;这里使#3的值为18，不会影响主程序中的#3
M993．全局变量
编号#50~#199的变量是全局变量（注：
其中#100~#199也是刀补变量）。
全局变量的作
用范围是整个零件程序。
不管是主程序还是子程序，只要名称（编号）相同就是同一个变量，带有相同的值，在某个地方修改它的值，所有其它地方都受影响。
例
%100
N10#50=30;先使#50为30
M98P101;进入子程序
#4=#50;#50变为18，所以#4=18
M30
%101
#4=#50;#50的值在子程序里也有效，所以#4=30
#50=18;这里使#50=18，然后返回
M99
为什么要把变量分为局部变量和全局变量？
如果只有全局变量，由变量名不能重复，就可能造成变量名不够用；全局变量在任何地方都可以改变它的值，这是它的优点，也是它的缺点。
说是优点，是因为参数传递很方便；说是缺点，是因为当一个程序较复杂的时候，一不小心就可能在某个地用了相同的变量名或者改变了它的值，造成程序混乱。
局部变量的使用，解决了同名变量冲突的问题，编写子程序时，不需要考虑其它地方是否用过某个变量名。
什么时候用全局变量？
什么时候用局部变量？
在一般情况下，你应优先考虑选用局部变量。
局部变量在不同的子程序里，可以重复使用，不会互相干扰。
如果一个数据在主程序和子程序里都要用到，就要考虑用全局变量。
用全局变量来保存数据，可以在不同子程序间传递、共享、以及反复利用。
刀补变量（#100~#199）。
这些变量里存放的数据可以作为刀具半径或长度补偿值来使用。
如
#100=8
G41D100;D100就是指加载#100的值8作为刀补半径。
上面的程序中，如果把D100写成了D[#100]，则相当于D8，即调用8号刀补，而不是补偿量为&
4.系统变量
#300以上的变量是系统变量。
系统变量是具有特殊意义的变量，它们是数控系统内部定义好了的，你不可以改变它们的用途。
系统变量是全局变量，使用时可以直接调用。
#0~#599是可读写的，#600以上的变量是只读的，不能直接修改。
其中，#300~#599是子程序局部变量缓存区。
这些变量在一般情况下，不用关心它的存在，也不推荐你去使用它们。
要注意同一个子程序，被调用的层级不同时，对应的系统变量也是不同的。
#600~#899是与刀具相关系统变量。
#1000~#1039坐标相关系统变量。
#1040~#1143参考点相关系统变量。
#1144~#1194系统状态相关系统变量。
（详见：
2.华中
数控系统系统变量一览）
有时候需要判断系统的某个状态，以便程序作相应的处理，就要用到系统变量。
5.常量
PI表示圆周率，TRUE条件成立（真）,FALSE条件不成立（假）。
二.运算符与表达式
1.算术运算符
力口+,减-,乘*,除/
2.条件运算符
宏程序运算符
EQ
NE
GT
GE
LT
LE
数学意义
=
工
>
V
条件运算符用在程序流程控制IF和WHILE的条件表达式中，作为判断两个表达式大小关系的连接符。
注意：
宏程序条件运算符与计算机编程语言的条件运算符表达习惯不同。
3•逻辑运算符
在IF或WHILE语句中，如果有多个条件，用逻辑运算符来连接多个条件。
AND（且）
OR（或）
多个条件冋时成立才成立
多个条件只要有一个成立即可
NOT（非）取反（如果不是）
#1LT50AND#1GT20——表示：
[#1<50]且[#1>20]
#3EQ8OR#4LE10——表示：
[#3=8]或者[#4<10]
有多个逻辑运算符时，可以用方括号来表示结合顺序，如：
NOT[#1LT50AND#1GT20]——表示：
如果不是“#1<50且#1>20”
更复杂的例子，如：
[#1LT50]AND[#2GT20OR#3EQ8]AND[#4LE10]4.函数
正弦：
SIN[a]余弦：
COS[a]正切：
TAN[a]注：
a为角度，单位是弧度值。
反正切：
ATAN[a]（返回：
度，范围：
-90〜+90）
反正切：
ATAN2[a]/[b]（返回：
度，范围：
-180〜+180）（注:
华中数控暂不支持）绝对值：
ABS[a]，表示|a|
取整：
INT[a]，采用去尾取整，非“四舍五入”
取符号：
SIGN[a],a为正数返回1,0返回0，负数返回-1
开平方：
SQRT[a]，表示-
指数：
EXP[a]，表示「5.表达式与括号
包含运算符或函数的算式就是表达式。
表达式里用方括号来表示运算顺序。
宏程序中不用圆括号，因圆括号是注释符。
例如175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]
#3*6GT14
6•运算符的优先级
方括号t函数t乘除t加减t条件t逻辑技巧：
常用方括号来控制运算顺序，更容易阅读和理解。
7.赋值号=
把常数或表达式的值送给一个宏变量称为赋值，格式如下：
宏变量=常数或表达式
例如#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]
#3=124.0
#50=#3+12
特别注意，赋值号后面的表达式里可以包含变量自身，如：
#1=#1+4；此式表示把#1的值与4相加，结果赋给#1。
这不是数学中的方程或等式,
如果#1的值是2，执行#1=#1+4后，#1的值变为6。
三.程序流程控制
程序流程控制形式有许多种，都是通过判断某个“条件”是否成立来决定程序走向的。
所谓“条件”，通常是对变量或变量表达式的值进行大小判断的式子，称为“条件表达式”。
华中数控系统有两种流程控制命令：
IF——ENDIF，WHILE——ENDW。
1．条件分支IF
需要选择性地执行程序，就要用IF命令。
格式1：
（条件成立则执行）
IF条件表达式
条件成立执行的语句组
ENDIF
功能：
条件成立执行IF与ENDIF之间的程序，不成立就跳过。
其中IF、ENDIF称为关键词，不
区分大小写。
IF为开始标识，ENDIF为结束标识。
IF语句的执行流程如图1所示。
例：
IF#1EQ10；如果#1=10
M99；成立则，执行此句（子程返回）
ENDIF；条件不成立，跳到此句后面
例：
IF#1LT10AND#1GT0；如果#1<10且#1>0
G01x20；成立则执行
Y15
ENDIF；条件不成立，跳到此句后面
格式2：
（二选一，选择执行）
形式：
IF条件表达式
条件成立执行的语句组
ELSE
条件不成立执行的语句组
ENDIF
例：
IF#51LT20
G91G01X10F250
ELSE
G91G01X35F200
ENDIF
功能：
条件成立执行IF与ELSE之间的程序，不成立就执行ELSE与ENDIF之间的程序。
IF语句的执行流程如图1所示。
2.条件循环WHILE格式：
WHILE条件表达式
条件成立循环执行的语句
ENDW
功能：
条件成立执行WHILE与ENDW之间的程序，然后返回到WHILE再次判断条件，直到条件
不成立才跳到ENDW后面。
WHILE语句的执行流程如图1所示。
例：
#2=30
WHILEENDW流程图
WHILE#2GT0
;如果#2>0
G91G01X10;
成立就执行
#2=#2-3;
修改变量，
ENDW;
返回
G90G00z50
；不成立跳到这里执行
WHILES必须有“修改条件变量”的语句，使得其循环若十次后，条件变为“不成立”而
退出循环，不然就成为死循环。
图1流程控制
四．子程序及参数递传
1．普通子程序普通子程序指没有宏的子程序，程序中各种加工的数据是固定的，子程序编好后，子程序的工作流程就固定了，程序内部的数据不能在调用时“动态”地改变，只能通过“镜像”、“旋转”、“缩放”、“平移”来有限的改变子程序的用途。
例
%4001
G01X80F100
M99子程序中数据固定，普通子程序的效能有限。
2．宏子程序宏子程序可以包含变量，不但可以反复调用简化代码，而且通过改变变量的值就能实现加工数据的灵活变化或改变程序的流程，实现复杂的加工过程处理。
例
%4002
G01Z[#1]F[#50];Z坐标是变量；进给速度也是变量，可适应粗、精加工。
M99
例对圆弧往复切削时，指令G02、G03交替使用。
参数#51改变程序流程，自动选择。
%4003
IF#51GE1
G02X[#50]R[#50];条件满足执行G02
ELSE
G03X[-#50]R[#50];条件不满足执行G03
ENDIF
#51=#51*[-1];改变条件，为下次做准备
M99
子程序中的变量，如果不是在子程序内部赋值的，则在调用时，就必需要给变量一个值。
这就是参数传递问题，变量类型不同，传值的方法也不同。
3．全局变量传参数
如果子程序中用的变量是全局变量，调用子程序前，先给变量赋值，再调用子程序。
例：
M994•局部变量传参数
问题：
%400
N1#1=40；为局部变量#1赋值
N2M98P401；进入子程序后#1的值是40吗？
M30
%401
N4G91G01X[#1]；子程序中用的是局部变量#1
M99
结论：
主程序中N1行的#1与子程序中N4行的#1不是同一个变量，子程序不会接收到40这个值。
怎么办呢？
局部变量的参数传递，是在宏调用指令后面添加参数的方法来传递的。
上面的程序中，把N1行去掉，把N2行改成如下形式即可：
N2M98P401B40
比较一下，可知多了个B40，其中B代表#1，紧跟的数字40代表#1的值是40。
这样就把参数40传给了子程序%401中的#1。
更一般地，我们用G65来调用宏子程序（称宏调用）。
G65指令：
G65是专门用来进行宏子程序调用的，但在华中数控系统里面，G65和M98功能相同，
可以互换。
宏子程序调用指令G65的格式：
G65P__L__A__B__,Z__
P子程序号
L调用次数
A~Z参数，每个字母与一个局部变量号对应。
A对应#0，B对应#1，C对应#2，D对应
#3，,,女口A20，即#0=20；B6.5，即#1=6.5;其余类推。
换句话说，如果要把数50传给变量#17，则写R50。
G65代码在调用宏子程序时，系统会将当前程序段各字母（A~Z共26个，如果没有定义则
为零）后跟的数值对应传到宏子程序中的局部变量#0-#25。
下面列出了宏调用时，参数字母
与变量号的对应关系：
子程序中的变量
#0
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
#8
#9
#10
#11
#12
传参数用的字母
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
子程序中的变量
#13
#14
#15
#16
#17
#18
#19
#20
#21
#22
#23
#24
#25
传参数用的字母
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
要注意，由于字母GP、L等已被宏调用命令、子程序号和调用次数占用，所以不能再用来传递其它任意数据。
传进去的是，G65即#6=65，P401即#15=401（子程序号），L2即#1仁2。
为了便于参数传递，编写子程序时要避免用#6、#15、#11等变量号来接收数据，但这些变量
号可以用在子程序中作为内部计算的中间变量暂存数据。
另外，G65代码在调用宏子程序时，还会把当前九个轴的绝对位置（工件绝对坐标）传入局
部变量#30~#38。
#30~#38与轴名的对应关系由机床制造厂家规定，通常#30为X轴，#31为Y
轴，#32为Z轴。
固定循环指令初始平面Z模态值也会传给变量#26。
通过#30~#38可以轻易得到进入子程序时的轴坐标位置，这在程序流程控制中是很有用的。
5.系列零件加工
所谓系列零件加工，是指不同规格的零件，形状基本相同，加工过程也相同，只是尺寸数据不一样，利用宏程序就可以编写出一个通用的加工程序来。
例1切槽宏子程序。
%8002
G92X90Z30
6•高级参考
在子程序中，可能会改变系统模态值。
例如，主程序中的是绝对编程（G90）,而子程序中用的是相对编程（G91），如果调用了这个子程序，主程序的模态就会受到影响。
当然，对于简单的程序，你可以在子程序返回后再加一条G90旨令变回绝对编程。
但是，如果编写的子程序不是你自己用，别人又不知道你改变了系统模态值，直接调用就有可能出问题。
有没有办法，使子程序不影响主程序的模态值呢？
简单的办法就是，进入子程序后首先把子程序会影响到的所有模态用局部变量保存起来，然后再往后执行，并且在子程序返回时恢复保存的模态值。
看下面的例子例%102
;不管原来是什么状态，先记录下来
对于每个局部变量，还可用系统宏AR[]来判别该变量是否被定义，是被定义为增量或绝对方式。
该系统宏的调用格式如下
AR[#变量号]
返回值：
0表示该变量没有被定义
90表示该变量被定义为绝对方式G90
91表示该变量被定义为相对方式G91
例下面的主程序%1000在调用子程序%9990时设置了IJK之值，子程序%9990可分别通过当前局部变量#8#9#10来访问主程序的IJK之值
%1000
G92X0Y0Z0
M98P9990I20J30K40
M30
%9990
IF[AR[#8]EQ0]OR[AR[#9]EQ0]OR[AR[#10]EQ0]
M99;如果没有定义IJK值，则返回
ENDIF
N10G91;用增量方式编写宏程序
IFAR[#8]EQ90;如果I值是绝对方式G90
#8=#8-#30;将I值转换为增量方式，#30为X的绝对坐标
ENDIF
M99
HNC-21M子程序嵌套调用的深度最多可以有七层，每一层子程序都有自己独立的局部变量，变量个数为50。
当前局部变量为#0-#49，第一层局部变量为#200-#249，第二层局部变量为#250-#299，第三层局部变量#300-#349，依此类推。
在子程序中如何确定上层的局部变量要依上层的层数而定。
由于通过系统变量来直接访问局部变量容易引起混乱，因此不提倡用这种方法。
例
%0099
G92X0Y0Z0
N100#10=98
M98P100
M30
%100
N200#10=222;此时N100所在段的局部变量#10为第0层#210
M98P110
M99
%110
N300#10=333;此时N200所在段的局部变量#10为第1层#260，即#260=222
；此时N100所在段的局部变量#10为第0层#210，即#210=98
M99
五．宏编程实例
1.数车编程
（1）函数曲线加工通用宏程序;任意曲线y=f（x）的加工
;单调区间x由x1变到x2
方法一-----
%1001
#1=x1;初值
#2=f（x1）;或者写成#2=f（#1）
WHILE#1LEx2;或者WHILE#1GEx2
G01X[#1]Y[#2];到下一位置
#1=#1+0.01;X增量0.01
;或者#仁#1-0.01;X增量-0.01#2=f（#1）;计算下个点坐标
ENDW
;……退刀
M30
（实际应用，请用具体表达式代替f（x））
（2）抛物线车削1
方法二
%1002
#1=x1初值
#3=f（x1）;或者写成#3=f（#1）
WHILE#1LEx2;或者WHILE#1GEx2
#2=#3;保存前一个点坐标
#1=#1+0.01;X增量0.01
;或者#仁#1-0.01;X增量-0.01#3=f（#1）;计算下个点坐标
G91G01X[0.01]Y[#3-#2];到下一位置ENDW
;……退刀
M30
用宏程序编制如图所示抛物线在X区间[0，8]内的程序。
%3401
T0101G37M03S600;G37半径编程
#0=0;X坐标，初值为0
#1=0;Z坐标，初值为0
WHILE#0LE8
G90G01X[#0]Z[-#1]F200#0=#0+0.08
#仁#0*#0/2
ENDW
G00X40
Z80M05
M30
（3）抛物线车削2
%0342
T0101M03S600
G00X20.5Z2
#1仁12;B初值
#10=SQRT[2*#11];A初值
WHILE#10LE8
G90G01X[2*#10]Z[12-#11]F200#10=#10+0.1
#11=#10*#10/2
ENDW
G01X16Z[-32+12]
Z-28
32
B世同〔IN32]
U4
GOOX20.5Z2M05
M30
（4）抛物线车削3
%0342
T0101M03S600
GOOX35Z3
G01X18F100
Z-8
#1仁12;B初值
#10=SQRT[2*#11];A初值
WHILE#11LE32
G90G01X[2*[#10+3]]Z[4-#11]F500#11=#11+0.06
#10=SQRT[2*#11]
ENDW
G01X22Z-28
Z-30
X30
Z-35
G00X35Z3
M30
（5）抛物线车削4
%0001
T0101M03S800
G92X100Z50
G64G00X36Z4
#1仁32;B初值
#10=SQRT[2*#11];A初值WHILE#11GT0
G01X[20+2*#10]Z[#11-38]#1仁#11-0.2
#10=SQRT[2*#11]
ENDW
G01X20Z-38
G00X18
Z4
X100Z50
M30
（6）抛物线车削5（G71与宏程序）
这个例子中应用了G71复合循环与宏程序配合完成粗精加工。
G71参数简介:
G71U_R_P_Q_X_Z_F_S_T_
U背吃刀量；R每次退刀量；P起始段号;时有效，精车时以精车程序为准。
%3402
T0101M03S600
GOOX21Z2
G71U0.5R1P11Q22X0.6Z0.1F100S600
N11G01XOS1200;精加工，起始
#10=0;A坐标,初值为0
#1仁0;B坐标,初值为0
WHILE#10LE8
G01X[2*#10]Z[-#11]F50
#10=#10+0.1;A坐标增量0.1
#11=#10*#10/2;更新B坐标
ENDW
G01X16Z-32
Z-40
N22G00X20.5；精加工，结束
X21Z2
M30
（7）抛物线车削6
%3404
T0101M03S600
G92X80Z30
G00X20Z3
G71U0.6R0.6P6Q14X-0.6Z0.1F100
N6G01X38
#1仁0;B初值
#10=0;A初值
WHILE#11LE18
G01X[38-2*#10]Z[-#11]F100
#1仁#11+0.5
#10=SQRT[#11*2]
ENDW
G01X26Z-18
N14G01Z-24
X22
G00Z5
X80Z30M05
M30
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