數(shù)控機(jī)床中宏程序的模塊化設(shè)計(jì).doc

數(shù)控機(jī)床中宏程序的模塊化設(shè)計(jì)摘 要 針對(duì)職業(yè)教育類學(xué)生的實(shí)際情況，以實(shí)例探討了數(shù)控車床中宏程序的設(shè)計(jì)和編程，并提出了宏程序模塊化設(shè)計(jì)的思路和方法，讓學(xué)生能輕松地學(xué)會(huì)宏程序的編制。關(guān)鍵詞 宏程序 變量 流程 模塊一 前 言在數(shù)控機(jī)床的加工程序編制過程中，用戶宏程序的引入為我們提供了更豐富的編程功能，它允許程序員使用變量、算術(shù)運(yùn)算、邏輯操作以及條件分支語(yǔ)句，使用戶能夠自行編寫軟件包，固定循環(huán)程序，完成各種復(fù)雜的機(jī)加工作。但是宏程序的學(xué)習(xí)相對(duì)復(fù)雜，會(huì)不會(huì)使用宏程序，在一定程度上成為區(qū)分?jǐn)?shù)控編程水平高低的分水嶺。怎樣讓職業(yè)學(xué)校學(xué)生也能學(xué)好宏程序，正是本文所討論的。本文以華中數(shù)控車HNC-21/22T系統(tǒng)為例，其它系統(tǒng)也可參照?qǐng)?zhí)行。二 宏的引入及基本知識(shí)以華中數(shù)控車HNC-21/22T系統(tǒng)來學(xué)習(xí)宏程序，宏程序是指可以使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和函數(shù)混合運(yùn)算的編寫程序。在車削中常常遇到加工橢圓、拋物線、雙曲線之類的曲線，難以用G01、G02、G03等指令來編寫。這時(shí)往往用宏程序。要想學(xué)會(huì)宏程序，先得掌握些基本知識(shí)。以橢圓為例，橢圓的一個(gè)方程式是這樣的：X2/A2+Y2/B2=1，它在數(shù)控加工中不能直接把該方程代入進(jìn)去，需進(jìn)行一些變換：1、運(yùn)算符算術(shù)運(yùn)算符：+，-，*，/。這類很好理解，和初中所學(xué)一樣，數(shù)控中也沒有變化。條件運(yùn)算符：數(shù)學(xué)中像，之類的條件運(yùn)算符，在數(shù)控中就要變換一種形式，如“”則用EQ表示，“”用NE表示，“”用GT表示，“”用LT表示，“”用LE表示，“”用GE表示。這樣表示主要原因是由于數(shù)控機(jī)床的輸入面板中沒有這些符號(hào)，只好用字母來表達(dá)了。邏輯運(yùn)算符：AND（與），OR（或），NOT（非），這類運(yùn)算符用于邏輯運(yùn)算，數(shù)控車削中用的不多，對(duì)于初學(xué)者可以先不用掌握，隨著知識(shí)的積累，會(huì)逐步理解。函數(shù)：常見的有三角函數(shù)，平方根，絕對(duì)值等，分別用這類字符表示，SIN（正弦），COS（余弦），TAN（正切），ATAN（余切），SQRT（平方根），ABS（絕對(duì)值）等等。2、變量上面橢圓方程中的變量和自變量X，Y在宏程序中稱之為宏變量，宏變量用“#”+數(shù)字來表示，比如可以用“#10”代表X，“#11”代表Y。#0#49為當(dāng)前局部變量，局部變量只在一個(gè)宏程序中有效。#50#199為全局變量，全局變量可在若干個(gè)宏程序中共享。#1000以上為系統(tǒng)變量，系統(tǒng)變量則是用來讀寫NC的各種系統(tǒng)參數(shù)。這類變量不能由用戶來自定義，比如“#1002”數(shù)控機(jī)床已定義為“機(jī)床當(dāng)前位置Z”，用戶可以通過讀寫該變量得出機(jī)床當(dāng)前Z坐標(biāo)。3、賦值語(yǔ)句橢圓的方程式X2/A2+Y2/B2=1必須先變換成X=？或Y=？的形式，假若A=100，B=50，則可以寫成X=，用#10表示X，用#11表示Y，那么它就寫成了這樣的形式：#10=SQRT100*100*50*50-100*100*#11*#11/50*50，可以簡(jiǎn)化算式變成#10=SQRT1000-4*#11*#11，在數(shù)控中它是一個(gè)賦值語(yǔ)句，就是把后面的值送給宏變量#10。又如，#3=124.0，含義是把124.0送入宏變量#3。#3=#3+1，由于數(shù)控中它是賦值語(yǔ)句，是可以這樣寫的，不能把它看成數(shù)學(xué)等式，含義是把#3變量中的值+1后送入到#3中，如#3中原來是124.0，則經(jīng)過#3=#3+1程序后，#3中的值就變成了125.0。這類語(yǔ)句在宏程序中很常見，要深刻體會(huì)。值得注意的是賦值號(hào)兩邊的內(nèi)容不能隨意互換，左邊的只能是變量，右邊的只能是常數(shù)或表達(dá)式，而且一個(gè)賦值語(yǔ)句只能給一個(gè)變量賦值。4、表達(dá)式用運(yùn)算符連拉起來的常數(shù)，宏變量構(gòu)成表達(dá)式，如上面的SQRT1000-4*#11*#11，#3+1，表達(dá)式是沒有“=”號(hào)的。三 宏程序的語(yǔ)句宏程序中常用這三類語(yǔ)句格式1：無條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句 GOTO n（n為順序號(hào)，范圍19999）含義：執(zhí)行無條件跳轉(zhuǎn)至第n句，使用的較少。格式2：條件判別語(yǔ)句 IF 條件表達(dá)式。ENDIF含義：先判斷，條件滿足則往下執(zhí)行，否則執(zhí)行ENDIF后的語(yǔ)句。格式3：循環(huán)語(yǔ)句 WHILE 條件表達(dá)式 。（循環(huán)體）ENDW含義：在WHILE后指定一個(gè)條件表達(dá)式，當(dāng)條件滿足時(shí)，執(zhí)行WHILE后面到ENDW前面的程序，然后返回到WHILE重新判斷條件，直到條件不滿足后才執(zhí)行ENDW后面的程序。注意：在不同的機(jī)床，上述語(yǔ)句的格式和含義稍有不同，在實(shí)際編程中要根據(jù)所使用的機(jī)床進(jìn)行變化。上面的語(yǔ)句是華中數(shù)控HNC-21/22T所使用的語(yǔ)句。四 宏程序的流程和模塊化對(duì)于職業(yè)學(xué)校的學(xué)生來說，宏程序在各種說明書和參考書中所表述的顯得很高深復(fù)雜，編寫宏程序時(shí)要有很高的邏輯思維能力，而這正是多數(shù)職校學(xué)生所欠缺的，因此宏程序這部分很多人學(xué)不好。本文就是想換一種思路，把常見宏程序（如加工橢圓、拋物線等）給出一個(gè)較固定的流程，把它模塊化，初學(xué)者只需要按照模塊來編寫，這樣就容易得多了。循環(huán)語(yǔ)句是宏程序中最常見的語(yǔ)句，加工給出了方程式的零件幾乎都用它。它的加工流程可以這樣安排：滿足條件準(zhǔn)備：數(shù)學(xué)公式變換成賦值語(yǔ)句，確定好循環(huán)變量宏程序開始循環(huán)變量賦初值WHILE 循環(huán)變量（）終值？公式變換成的賦值語(yǔ)句執(zhí)行語(yǔ)句（G01指令）循環(huán)變量=循環(huán)變量+（或-）步長(zhǎng)ENDW不滿足條件數(shù)控機(jī)床加工曲線，是采用直線逼近的方法，即把曲線分成若干段小直線來加工，所以循環(huán)變量也會(huì)分成若干等分，每等分就是一個(gè)步長(zhǎng)，步長(zhǎng)越小，直線段數(shù)越多，越接近理想曲線。部分機(jī)床循環(huán)語(yǔ)句格式略有不同，流程框圖也需要稍稍改變。五 用該模塊編寫宏程序舉例用宏程序編制如下圖所示拋物線Z=X2/8在區(qū)間0，16內(nèi)的程序。根據(jù)流程框圖，先要把數(shù)學(xué)公變換成賦值語(yǔ)句，X用#10宏變量表示，Z用#11表示，則賦值語(yǔ)句就是#11=#10*#10/8，確定#10為循環(huán)變量，它的初值是0，終值是16。取它的步長(zhǎng)為0.05，步長(zhǎng)越小，加工出來形狀越接近拋物線。程序可以這樣編寫：%001G92 X0.0 Z0.0M03 S600#10=0；循環(huán)變量賦初值WHILE #10 LE 16 ；循環(huán)變量終值16？#11=#10*#10/8 ；賦值語(yǔ)句G90 G01 X#10 Z#11 F500 ；執(zhí)行G01指令，注意括號(hào)#10=#10+0.05 ；循環(huán)變量=循環(huán)變量+步長(zhǎng)，終值大于初值用加，反之用減ENDW ；循環(huán)語(yǔ)句結(jié)束符號(hào)G00 Z0 M05G00 X0M30本例只是加工一段拋物線，如果還要加工其它部分，則在編寫程序時(shí)，到了加工拋物線時(shí)就插入該模塊。六 結(jié)束語(yǔ)把較復(fù)雜、學(xué)生較難理解的程序模塊化，學(xué)生只用按照流程編寫程序，減少了難度，能讓初學(xué)者很快上手。除了宏程序，粗加工復(fù)合循環(huán)等也能模塊化。當(dāng)學(xué)生練習(xí)到一定程度后，自然會(huì)摒棄它的局限性，更上層樓。本人用