一、任务布置
完成如图6-1所示椭圆轮廓的零件加工。零件材料为LY12，毛坯尺寸为80mm×80mm×16mm（长×宽×高）。
图6-1 平面椭圆零件图
【知识目标】
（1）熟悉FANUC系统的宏变量、运算符与表达式等代码意义。
（2）掌握系统中用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算等表达式功能。
（3）掌握循环语句、分支语句和子程序调用语句等编程格式。
【技能目标】
（1）会编制椭圆零件的加工程序。
（2）会操作数控铣床（加工中心）完成椭圆零件的加工及质量检测。
二、知识链接
（一）宏程序的基本概念
1.宏程序的定义
以一组子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序。调用宏程序的指令称为用户宏程序指令，或宏程序调用指令（简称宏指令）。
宏程序与普通程序相比较，普通的程序字为常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和适用性。而在用户宏程序的本体中，可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理。通过使用宏程序能执行一些有规律变化（如非圆二次曲线轮廓）的动作。
宏程序分A类和B类两种，由于B类宏程序使用相比A类方便，一般使用中B类宏程序进行编程较多，在这里介绍B类宏程序编程。
2.宏程序中的变量
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，为了使程序更加具有通用性、灵活性，故在宏程序中设置了变量。
（1）变量的表示。由符号“#”和变量序号组成，如：# I（I=1，2，…）。此外，变量还可以用表达式进行表示，但其表达式必须全部写入方括号“［］”中。
例：#100，#500，#5，#［#1+#2+#10］
（2）变量的引用。将跟随在地址符后的数值用变量来代替的过程称为引用变量。同样，引用变量也可以用表达式。
例：G01 X#100 Y#101 F［#101+#103］
当#100=100.0、 # 101=50.0、 # 103=80.0时，上例即表示为G01 X100.0 Y50.0 F130；
（3）变量的类型：变量分为局部变量、公共变量（全局变量）和系统变量三种，见表6-1。
表6-1 变量的类型
注：程序号、顺序号、任意段跳跃号不能使用变量。例：O# 1；/ # 2G00X50.0；N# 3Y100.0；均是错误的。
（二）宏程序编程
1.变量的赋值
变量的赋值方法有两种，即直接赋值和引数赋值。其中直接赋值方法较为直观、方便，其书写格式如下：
例：# 100 =100.0
# 101=30.0+20.0；
引数赋值的地址与变量号对应具体参见表6-2。
例：A=1等于#1=1；
T=1等于#20=1；
表6-2 引数赋值的地址与变量号对应
地址G、L、N、O、P不能当作自变量使用。
不需要的地址可以省略，与省略的地址相应的地方变量被置成空。
2.算术和逻辑操作
在表6-3中列出的操作可以用变量进行。操作符右边的表达式，可以含有常数和（或）由一个功能块或操作符组成的变量。表达式中的变量#J和#K可以用常数替换。左边的变量也可以用表达式替换。
表6-3 算术和逻辑操作
（1）角单位。在SIN、 COS、 TAN、 ATAN中所用的角度单位是度。
（2）ATANT功能。在ATANT之后的两个变量用“/”分开，结果在0和360之间。°
例：当#1=ATANT［1］/［1］时，#1=135.0
（3）ROUND功能：当ROUND功能包含在算术或逻辑操作、IF语句、WHILE语句中时，将保留小数点后一位，其余位进行四舍五入。
例：# 1=ROUND［ # 2］；其中#2=1.2345，则#1=1.0
当ROUND出现在NC语句地址中时，进位功能根据地址的最小输入增量四舍五入指定的值。
例：编一个程序，根据变量#1、#2的值进行切削，然后返回到初始点。假定增量系统是1/1000mm，# 1=1.2345，# 2=2.3456
则：G00 G91 X # 1；移动1.235mm
G01 X # 2 F300；移动2.346mm
G00 X［#1+#2］；因为1.2345+2.3456=3.5801，移动3.580mm，不能返回到初始位置。而换成G00X［ROUND［ # 1］+ROUND［ # 2］］，能返回到初始点。
（4）上进位和下进位成整数。
例：#1=1.2、 # 2=-1.2
则：# 3=FUP［ # 1］，结果#3=2.0
# 3=FIX［#1］，结果#3=1.0
#3=FUP［#2］，结果#3=-2.0
# 3=FIX［ # 2］，结果#3=-1.0
（5）方括号嵌套。方括号用于改变操作的顺序。最多可用五层，超出五层，出现118号报警。
注意：方括号用于封闭表达式，圆括号用于注释。
3.分支和循环语句
在一个程序中，控制流程可以用GOTO、IF语句改变。有三种分支循环语句如下：
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…）。
（1）无条件分支（GOTO语句）
功能：向程序的第N句。当指定的顺序号大于1～9999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（1～9999）
（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，即［表达式 操作符 表达式］。操作符如表6-4所示。
表6-4 操作符
（3）循环（WHILE语句）
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。
格式：WHILE［条件表达式］DO m；（m=1，2，3）
m只能在1、2、3中取值，否则出现126号报警。
嵌套：1）数1～3可以多次使用。
2）不能交叉执行DO语句，如下的书写格式是错误的：
3）嵌套层数最多3级。
4）如下的书写格式是正确的：
5）如下的书写格式是错误的：
注意：1）无限循环。指定了DO m而没有WHILE语句，循环将在DO和END之间无限期执行下去。
2）执行时间。程序执行GOTO分支语句时，要进行顺序号的搜索，所以反向执行的时间比正向执行的时间长。可以用WHILE语句减少处理时间。
3）未定义的变量。在使用EQ或NE的条件表达式中，空值和零的使用结果不同。 而含其他操作符的条件表达式将空值看作零。
（三）宏程序的调用
可以用下列方式调用宏程序：
1）简单调用：G65；
2）模调用：G66、G67；
3）G码宏调用；
4）M码宏调用；
5）G码子程序调用；
6）M码子程序调用；
用G65可以指定一个自变量（传递给宏的数据），而M98没有这个功能。
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。
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。
用G65地方变量的级要改变，而M98不改变。
三、宏程序编制
1.数学处理及计算
椭圆的参数方程如下：
其中：a为长半轴，b为短半轴，φ为离心角。
在宏程序编程中，零件图椭圆轮廓曲线，以离心角φ（0～360°）为自变量，按公式计算出X、Y坐标值。
根据零件图可知，椭圆的计算如下：
2.程序编制
FANUC系统平面椭圆零件加工程序卡如表6-5所示。
表6-5 FANUC系统平面椭圆零件加工程序卡
注：编程时，程序前几个程序段为机床加工的各项准备工作指令，然后才开始编写加工程序。
四、技能实训
1.实训准备
根据项目任务要求，给出平面椭圆零件加工工具、量具、刃具等准备清单，如表6-6所示。
表6-6 平面椭圆零件加工工具、量具、刃具准备清单
2.加工准备
（1）开机，回机床参考点。
（2）检查毛坯是否符合加工要求，并安装工件，把毛坯用等高块垫在下面，放在已校正平行的平口钳中间位置，使上表面高出钳口6～8mm（留有足够的空间完成平面椭圆的铣削加工），用木槌或橡胶锤敲击工件上表面夹紧平口钳。
（3）完成φ50mm面铣刀、φ16mm立铣刀刀具的对刀，分别设定G54坐标原点。
3.程序输入
输入表6-5所列参考程序到数控系统中。
4.模拟加工
校验程序走刀轨迹是否符合机床刀具运行轨迹要求。
5. 自动加工
换刀首次加工时，为防止对刀或工件坐标系零点偏置有误，在程序执行前先进行单段加工，待确定对刀或程序运行平稳后，再取消“单段”加工，采用自动加工。在加工过程中，应根据机床运行情况，调整机床主轴转速和进给倍率，确保机床平稳、高效地运行。
6.结束准备
完成零件加工，去除零件毛刺，打扫、清理机床和周围设施，并做好机床保养等工作。
五、质量评价
根据完成零件，按照项目评分表对加工零件进行质量评价，评分表如表6-7所示。
表6-7 平面椭圆评分表
六、常见问题解析
（1）椭圆加工应采用刀补进行，如采用长、短轴加刀具半径进行编程，则与实际椭圆有偏差。
（2）宏程序编程时，需要对公式曲线进行数学处理及计算，确定变量值。
七、巩固训练
根据自己所掌握的数控系统完成如图6-2所示公式曲线零件的加工。零件材料：LY12，毛坯尺寸：80mm×80mm×16mm，公式曲线零件评分表如表6-8所示。
图6-2 公式曲线零件图
表6-8 公式曲线零件评分表
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
