数控车床加工对象是回转面，对于规则曲线所组成的圆柱面圆锥面 圆弧面 球面等的加工，只要使用普通程序利用直线插补或圆弧插补指令即可完成 但当出现非圆曲线（椭圆 抛物线 双曲线）构成的回转体时，手工常规编程无能为力，采用软件自动编程又受设备和条件的限制时，则可以采用宏程序来编制 采用小段直线或者小段圆弧逼近的方法，只要拟合步距足够小，就能加工出标准的非圆曲线 用户宏程序就是在程序本体中，能使用变量，可以给变量赋值，变量间可以运算，语句间可以跳转的程序 编制宏程序的加工原理是将数学中的标准曲线方程，转化为编程用方程，利用数控系统的宏程序功能，采用直线逼近法，在 Z 向或 X向以一个适合的步距进行分段，并把 Z或X作为自变量， X作为 Z或 Z 作为X的函数来进行处理，算出曲线上的坐标点值，然后驱动刀具沿着这些计算点一步步移动就能拟合加工出非圆曲线轮廓

下面以 FANUC 0i- TC 系统加工椭圆为例，对宏程序的编制进行介绍

一 宏程序参数简介

宏程序能够让用户利用数控系统供给的变量 数学运算 逻辑判别和程序循环等功能，来完成一些特别的用法，从而使得编制同样的加工程序愈加简洁

1. 变量

运用用户宏程序时，数值能够直接指定或用变量指定 当用变量时，变量值可用程序或用 MDI 面板上的操作改动 如：

#1=#2+1 或 G01 X#1 F0.2

(1)变量的表明及类型 变量用变量符号 # 和后边的变量号指定 例如#1 #2 等 表达式能够用于指定变量号

(2)变量的运算 变量常用算术 逻辑运算和运算符 运算符右边的表达式可包含常量，或由函数或运算符构成的变量 表达式中的变量 #j 和 #k 能够用常数赋值 左面的变量也能够用表达式赋值 运算符的优先级 依照优先级的先后顺序依次是：函数乘和除运算 (* / AND MOD) 加和减运算(+ - OR XOR) 括号嵌套 括号用于改动运算优先级 括号最多能够嵌套运用 5 级，包含函数内部运用的括号

2. 功能语句

循环(WHILE)语句 在 WHILE后指定一条件表达式，当条件满足时，执行 DO 到 END 之间的程序(然后返回到 WHILE 重新判断条件)，不满足则执行 END后的下一程序段

格式为： WHILE [条件式]DOm； (m=1， 2， 3 循环执行范围的识别号)

END m；

其中m 只能是 1 2 和3，否则系统报警 DO END循环能够按需要使用多次，即循环嵌套

椭圆标准方程有两种，一种是极坐标方程，一种是直角坐标方程 在编制宏程序前应根据给定零件图中的标注来选择方程（具体见实例） 先确定椭圆的标准方程，然后转化为编程用方程，把标准方程中的X用 Z代替，而Y在编程方程中就变成了 X （因为普通数控车床坐标系中不用 Y坐标）

二 实例分析

如图1 所示零件，该零件编程时以椭圆右端中心 A点作为编程原点，由于加工的椭圆极角 为 90 ，所以可以将椭圆极角设为自变量，当椭圆极角从 A点(0 )逐渐增加到 B 点(90 )时，根据椭圆极坐标参数方程求得椭圆 AB 段上每个点所对应的短轴值和长轴值，然后再算出椭圆 AB段上每个点在工件坐标系中所对应的X值和 Z值，从而加工出椭圆 编程中采用循环(WHILE)语句

1 确定极坐标方程

式中： a 为 x向椭圆半轴长

b 为z 向椭圆半轴长

为椭圆上某点的圆心角，零角度在 z 轴正向

2. 根据坐标方程确定自变量及编程方程

设 #1 为角度自变量， #2 #3 分别为 X方向和 Z 方向的应变量，可得以下方程

#2=42*SIN[#1]

#3=30*COS[#1]

3. 程序编制

G97 G99

T0101

M03 S1000

G00 X55 Z5 (循环起刀点)

G73U25R12(加工余量与走刀次数粗加工每刀 2mm)

G73P1Q2U0.5W0F0.15(循环的程序号与加工余量及进给量)

N1G1X0F0.1 （循环的起始程序号）

Z0

#1=0（将椭圆极角设为自变量，赋初值为 0 ）

WHILE[#1LE90]DO1(判断句，当 #1 90 顺序执行，否则跳至END1 下面语句)

#2=42*SIN[#1]（参数方程中椭圆 X方向短轴值（直径））

#3=30*COS[#1] 参数方程中椭圆长轴值

#4=#3- 30 （椭圆圆心与编程原点 O 在Z方向的偏移值)

G01 X[#2] Z[#4] F0.1（加工椭圆）

#1=#1+1（自变量椭圆极角每次增量为 1 ）

END1

G1Z- 35 （走B点向右一小段）

N2X55 （循环结束）

G00 X100 Z100 （退刀至安全位置）

M05

M30

如图2 所示零件，该零件编程时以其右端中心 O 点作为编程原点，此例如用椭圆极坐标方程，则要分别计算出 A和B点处的椭圆极角，很麻烦 从零件图给出的尺寸可知 A点对应的椭圆长轴值为 7mm， B 点对应的椭圆长值为 11.93 mm（18.93- 7=11.93)，因此我们可以将椭圆长轴设为自变量，数值由 A点的 7mm 逐渐减少到 B 点的- 11.93mm，然后根据椭圆直角坐标标准方程，求得所对应的短轴变化值，最后再算出椭圆 AB 段每个点在工件坐标系中对应的X值和 Z值，从而加工出该零件的椭圆部分 编程中采用循环(WHILE)语句

1. 确定极坐标方程

式中： a 为 x 向椭圆半轴长b 为z 向椭圆半轴长

2. 根据坐标方程确定自变量及编程方程

设#1 为z 方向自变量， #2 为X方向的应变量，可得以下方程

#2=12/16*SQRT[16*16- #1*#1]

3. 程序编制

G97 G99

T0101

M03 S1000

G00 X55 Z10 (循环起刀点)

G73U7R4(加工余量与走刀次数粗加工每刀 2mm)

G73P1Q2U0.5W0F0.15(循环的程序号与加工余量及进给量)

N1G1X40F0.1 （循环的起始程序号）

Z5

#1=7（将椭圆长轴设为自变量，赋初值为 7）

WHILE[#1GE- 11.93]DO1(判断句，当 #1 90 顺序执行，否则

跳至END1 下面语句)

#2=2*12/16*SQRT[16*16- #1*#1]（参数方程中椭圆 X方向短

轴值（直径））

#3=#2+20（椭圆圆心与编程原点 O 在X方向的偏移值）

#4=#1- 7 （椭圆圆心与编程原点 O 在Z方向的偏移值)

G01 X[#3] Z[#4] F0.1（加工椭圆）

#1=#1- 1（自变量椭圆长轴每次增量为 - 0.1mm）

END1

G1Z- 25.89 （走B点向右一小段）

N2X55 （循环结束）

G00 X100 Z100 （退刀至安全位置）

M05

M30

三 小结

两个实例在编程中都使用了宏程序，但是选择了不同的标准方程转化的编程方程，选取了不同的参数作为自变量，例 1 中使用的是极坐标方程，以椭圆极角作为自变量，例 2 选择直角坐标方程，以椭圆长轴作为自变量，当然也可以短轴作为自变量 这主要由椭圆在工件坐标系中的位置及图样中给出的尺寸而定 通过两个实例可以看出，编写加工椭圆的宏程序首先要选择合理的参数方程，再选择合适的自变量，然后依据自变量和椭圆方程求得椭圆上每个点所对应的短轴值和长轴值，再计算出椭圆上每个点在工件坐标中的X值和Z值，最终加工出椭圆 以上只是零件粗加工编程，零件的精加工只要使用G70P1N2 即可

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