FANUC用户宏程序(椭圆篇)
宏程序椭圆教程
宏程序椭圆教程椭圆是一个在数学中具有重要意义的几何形状，它在计算机图形学和CAD领域中也有广泛的应用。
通过使用宏程序椭圆，我们可以方便地绘制椭圆并进行一系列的操作。
本教程将详细介绍宏程序椭圆的使用方法，帮助读者快速掌握绘制和编辑椭圆的技巧。
一、椭圆的定义和特点椭圆是一个平面上到两个定点的距离之和等于常数的点的集合。
它具有以下几个重要的特点：1. 它的形状是对称的，可以是瘦长的或是近似于圆形的。
2. 椭圆上的所有点到两个焦点的距离之和等于常数（长轴的长度）。
3. 椭圆的形状可以由两个参数来确定，分别是长轴和短轴的长度。
二、宏程序椭圆的绘制步骤使用宏程序椭圆可以轻松地绘制椭圆，以下是绘制椭圆的步骤：1. 选择绘制椭圆的工具。
在绘图软件中，一般会提供绘制椭圆的工具，可以在工具栏中找到。
2. 确定椭圆的中心点。
根据需要，鼠标左键点击确定椭圆的中心点，或者直接输入椭圆的中心坐标。
3. 确定椭圆的长轴和短轴。
根据需要，鼠标左键点击并拖动确定椭圆的长轴和短轴，或者直接输入椭圆的长轴和短轴的长度。
4. 绘制椭圆。
通过点击鼠标左键确认绘制椭圆的位置和大小，绘制完成后，椭圆将显示在绘图区域中。
三、宏程序椭圆的编辑操作在绘制椭圆后，可以对椭圆进行进一步的编辑和操作，包括：1. 移动椭圆：通过选择椭圆并拖动鼠标，可以改变椭圆的位置。
2. 缩放椭圆：通过选择椭圆并按住鼠标右键拖动，可以改变椭圆的大小。
3. 旋转椭圆：通过选择椭圆并按住鼠标右键拖动，可以旋转椭圆的角度。
4. 修改椭圆的属性：可以修改椭圆的线条颜色、填充颜色、线条宽度等属性。
四、应用实例：椭圆的绘制与操作以下是一个示例，展示了如何使用宏程序椭圆绘制和操作椭圆：1. 打开绘图软件，并选择绘制椭圆的工具。
2. 点击鼠标左键确定椭圆的中心点，再点击并拖动确定椭圆的长轴和短轴。
3. 绘制椭圆后，可以通过选择椭圆并拖动鼠标来移动椭圆的位置。
4. 选择椭圆并按住鼠标右键拖动，可以缩放椭圆的大小。
FANUC数控系统用户宏程序应用——椭圆凸台数控铣削加工
这些在手工编程时可以很好应用 。
三、 圆凸台宏程序编程应用 椭
如图 １ 所示为椭圆凸台。加工椭 圆凸台， ＃０ １４：刀尖在工件坐标系 中 ｘ坐标 值变 具有变量运算 、 判断 和条件转移等功能 ， 因此 不仅 加工椭 圆需要变量编程 ，凸台方向也需 量； 可以编制出更简单 、 通用性更强的程序。 要变量编程 。如 图 ２所 示 ， 加工椭 圆时 ， 以角 ＃ ０ ：刀尖在工件坐标系中 Ｙ坐标值变 １５ 编写宏程序 时，可 根据工件加工要求先 度 ｎ 为 自变 量 ， 则在 ｘ 面内 ， 圆上 各点 ｙ平 椭 量。 用宏 指令列 出加Ｔ点 坐标值 的计 算过程 ， 计 坐标分别是 （８ｏ？ｓ ？ ， １ｃｓ， ｎ ）坐标值 随角度的变 ｉ 加工程序 如下 ： 算过程 中的数据可 以用 变量暂代 ，在加工时 化而变化。对于椭 圆的锥度加工 ， Ｚ 当 向每抬 根据工件 的具体尺寸要求 ，由加工主程序输 高 ｄ时 ，长 轴 及 短 轴 的 半 径 将 减 小 ｄ×
漏洞 。笔者知识粗浅 ， 只能举 出以上应用 ， 其 中或错或对恳请大家批评指正。
蕾Ｉ Ｉ ｌ
表２
如完成记数 ６ ０次后 才 向下 执行 ，编程
为：
Ｎ１ ＃１ １ ０ ＝；
设定 ＃１ 初始值
图 ２ 宏程 序 变 照运算
Ｎ ０ ＃１ ＃ ＋ ； ２ ： １１ ＃１ 值累加 图 １ 宏 程 序 编 程 实 例 Ｎ ０ Ｆ ＃１Ｌ ０ Ｇ Ｔ ０； 判 别次 图 ２宏程序变量运算 ３ Ｉ【 Ｅ６ ］ Ｏ Ｏ １ 数， 转移执行顺序 编程时 ， 用以下变量进行运算。 使
关键 词 ： 户宏 程 序 变量 编 程 曲 面 用
一
、
宏程序编程概念
Ｎ４ ０ ・ ・ Ｎ５ ・ ０
数控车床加工椭圆的方法
数控车床加工椭圆的方法摘要本文讲述在数控车床上利用椭圆直角坐标和极坐标方程，通过对宏程序进行编程来加工椭圆，同时总结了针对不同尺寸规格椭圆的编程方法。
关键词数控车床；加工椭圆；方法1概述二维轮廓的椭圆形零件在日常生活中使用得非常多，尤其是在机械制造业中更是应用广泛，但是，该零件加工起来的难度是非常大的。
椭圆形零件的加工方法有很多种，比较常见的有以下几种：在普通车床上进行近似加工[1]；根据椭圆的形成原理，设计专用的加工装置进行加工[2]；在数控车床上利用“虚拟轴”原理实现椭圆曲线的数控加工[3]；利用圆弧逼近法[4]、直线逼近法加工等。
本文仅讨论利用直线逼近法（宏程序）加工椭圆。
2直线逼近法现今，计算机和自动化技术发展迅速，数控车床相关技术也随之不断进步，给椭圆形截面零件的加工创造了很好的条件。
从目前的技术来说，各种数控车床进行椭圆加工的插补原理基本相同，不同的是实现插补运算的方法。
圆弧插补与直线插补是两种常用的实现插补运算的方法，但是目前还没有椭圆插补。
因为受到各方面的限制，尤其在设备和条件方面，通常我们无法手工来编制程序，必须借助于电脑来实现。
一般来说，通过拟合运算及直线逼近法编写宏程序来加工椭圆。
宏程序指令适用于抛物线、双曲线、椭圆等没有插补指令的非圆曲线编程；还适用于图形相同，只是尺寸不同的一系列零件编程，同样还适用于工艺路线一样，只是位置数据不同的系列零件的编程。
相比于其他编程方法，宏程序实现椭圆形截面零件的加工的优点在于，其能有效的简化程序，提高程序的运行速度，并且能扩展数控机床的使用范围。
3用户宏程序法数控车床通过程序来实现某项功能，将编写的程序存储在数控车床中，并将这些实现某项功能的程序用某个简单命令代表，利用数控车床进行加工时，只需要写入代表命令就可以执行相应的功能，极大的减少了操作流程，提高了工作效率。
其中，把存入数控机床的一组程序称作用户宏程序主体，简称为宏程序；把代表命令称作用户宏程序命令，简称为宏命令。
FANUC系统宏程序铣削椭圆方法研究
工业设计2020年第21期0引言椭圆轮廓的加工，是宏程序在实际加工应用中一个很典型的例子，在各类数控技能鉴定和数控技能大赛中也会经常出现。
因目前大多数的数控系统只提供直线插补、圆弧插补和螺旋插补三种插补类型。
更高档的数控系统（如FANUC16i）也仅提供双曲线、正弦曲线和样条曲线插补功能，一般都没有椭圆插补的功能。
这时就需要采用宏程序语句套用椭圆参数方程来实现椭圆轮廓的加工。
本文归纳总结了Fanuc0i系统编制椭圆轮廓宏程序几种编程思路和方法。
1椭圆轮廓宏程序编程方法加工如图1所示椭圆工件，将工件坐标系建立在工件上表面中心处，采用刀具直径为φ10mm立铣刀。
利用椭圆参数方程配合条件转移语句来编制宏程序，目前常用的几种编程方法如下：图1 椭圆工件1.1不加刀补型关于椭圆轮廓宏程序编制，人们往往有一种错误的认识，以为只要刀具中心轨迹走出的形状是椭圆，那加工出的轮廓就是椭圆，许多常见的椭圆轮廓宏程序就是在这个错误认识基础上编写的，既在整个椭圆的加工过程中不采用刀具半径补偿G41(G42)，而是直接利用椭圆的长、短半轴值减去刀具的半径值来进行编程。
程序如下：O0001；（程序名）……#1=0；（椭圆起始角度）WHILE [#1LE360] DO1；（当#1小于等于360°时执行循环1）G1 X[35*COS[#1]] Y-[25*SIN[#1]] F1000；（椭圆插补）#1=#1+1；（#1角度每次递增1°）END1；（循环1结束）……M30；（程序结束）需要说明的是这种编程方法看上去非常简单易懂，而且也不会因为刀具补偿的错误应用而引起椭圆轮廓的过切。
很多编程人员也早已习惯了这种编程方法，但是这样加工出来的形状绝对不是真正意义上的椭圆，而是与椭圆轮廓等距一个刀具半径的等距曲线，如图2所示。
如果要加工一个真正意义上的椭圆是不能采用这种方法的，需要采用后两种方法。
数字1代表基准椭圆a=30mm，b=20mm；数字2代表铣刀直径；数字3代表大椭圆a=35mm，b=25mm；数字4代表正确的刀具中心运行轨迹；图2椭圆轮廓轨迹加工示意图1.2刀补加在循环外型如果第一种方法不可行，必须加上刀具半径补偿才能编制出正确的椭圆程序，那么按照常规的编程思路会将刀具半径补偿加在循环外面来进行编程，程序如下：O0002；（程序名）……G1 G41 X30 Y0 D1 F1000；（加入刀具半径补偿）#1=0；（椭圆起始角度）WHILE [#1LE360] DO1；（当#1小于等于360°时执行循环1）G1 X[30*COS[#1]] Y-[20*SIN[#1]]；（椭圆插补）#1=#1+1；（#1角度每次递增1°）END1；（循环1结束）FANUC系统宏程序铣削椭圆方法研究陈行行（中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 四川 绵阳 621999）摘 要：对于椭圆轮廓的加工，数控系统中是没有能够直接实现椭圆插补的G代码指令，这时就需要采用宏程序语句套用椭圆参数方程来实现椭圆轮廓的加工。
法兰克系统椭圆球面宏程序
法兰克系统椭圆球面宏程序Summary: This text synopsis introduced the set up of concept, the plait distance priniple and mathematics pattern of the great procedure a method. Also take processing oval sphere as solid instance, introduced draw up of great procedure process in detail. Finally give adoption Siemens 802 D the system draw up of procedure and procedure annotationof the process of oval sphere.Key words：Great procedure；Oval sphere；The parameter square distance；Great variable；R parameter）一、导言对于具有曲面或复杂轮廓的零件，特别是包含三维曲面的零件，采用一般手工编程困难很大，且容易出现错误，有的甚至无法编制程序。
而采用宏程序，就能很好的解决这一问题。
二、宏程序宏程序就是使用了宏变量的程序。
在一般的程序编制中，程序字中地址字符后为一常量，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。
宏程序中的地址字符后则为一变量（也称宏变量），可以根据需要通过赋值语句加以改变，使程序具用通用性。
配合循环语句、分支语句和子程序调用语句，可以编制各种复杂零件的加工程序。
三、宏程序的编制编制宏程序时必须建立被加工零件的数学模型。
也就是通过数学处理找出能够描述加工零件的数学公式。
数学处理一般有以下两个环节：一是选择插补方式；二是求出插补节点的坐标计算通式。
基于FANUC数控系统车削椭圆类零件宏程序编程探析
械设计与研究,2009, 25(5):114-116.
J [ 1 1 ] 贺敏超，陆尚平,梁小流，等.新型活动扳手的设计与应用[ ].
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工具技术,2014, 48(2):57-60.
而需要通过一定的数学处理，采用宏程序 来 实 现 ，这就要
求专业技术人员具有良好的编程能力。
鉴 于 此 ，作 者 结 合 多 年 的 工 作 实 践 ，选 用 F A N U C -0i
数 控 系 统 探 析 宏 程 序 编 程 车 削 椭 圆 类 零 件 ，供 同 行 参 考 。 1 数学建模
椭 圆 是 与 定 点 ^(-仏 0 )、& ( ( ：，0 )的 距 离 之 和 等 于 ^
⑷ (5)
由式(4)、式 (5)可 得 ：
cost=Z/a ;
(6 )
ta m =(o J )/(6 Z )。
（7)
再由由式(6 )、式 (7)可 得 ：
t=arccos(Z/a) ;
(8)
t=arctan[ (aX)/(bZ) ] 〇
(9)
2 编程方法
工 件 零 点在椭圆中心，加工右半外凸椭圆曲线零件，
J [ 8 ] 朱昌 盛 ，毕晓 毅 ，张凯.车 床 卡 盘 安 全 保 护 系 统 的 设 计 [ ].机
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J [ 1 0 ] 孙有亮,颜景润，张兰梯.实习用车床的安全装置设计[ ].机
基于FanucOi系统的椭圆类轮廓零件宏程序应用研究肖忠跃
统加工中难以加工的非圆弧曲线轮廓，诸如椭圆弧、渐开线、抛物线或双曲线等轮廓零件的加工， 若采用宏程序编制，其加工程序不但简练，而且加工出来的零件精度也高。
关键词： 数控铣削加工； 宏程序； Fanuc 系统； 椭圆弧 中图分类号： TP391.7 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 0794（2013）01 － 0145 － 02
的宏程序如下： %
题 (20114BAB206018); 江西省科技支撑计划项目(20112BBE50002); 江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ11527); 江西省青年科学家(井 冈之星)培养对象计划( 赣科发计字[2010]209 号)
O1000; G54G90G00G40G49G80;
145
Application Research on Macro Program of Elliptical Arc Based on
Fanuc 0i System
XIAO Zhong-yue, LIU Zhao-hui, XIE Shi-kun （School of Mechanical and Electrical Engineering, Jinggangshan University, Ji’an 343009, China）
Key words： NC milling; macro program; Fanuc system; elliptical arc
0 前言 Fanuc 0i 系统用户宏程序是 Fanuc 数控系统的
特殊编程功能，且具有计算、赋值、选择、跳转及循 环等功能，其最大特点是用户在宏程序本体可以使 用变量进行编程。 其变量类型见文献[1]。
关键词： 液压支架； 缸体焊接； 疲劳失效； 结构 中图分类号： TD355 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 0794（2013）01 － 0146 － 02
解析FANUC系统简单椭圆和复杂椭圆宏程序的编程
解析FANUC系统简单椭圆和复杂椭圆宏程序的编程作者：吴艳来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2016年第03期摘要：针对技工院校的学生，学生水平参差不齐，对于复杂的宏程序编程总是不能很好的掌握。
椭圆是数控车加工中相对较难却又比较典型的非圆曲线，尤其椭圆对于目前高级工和技师等级考试也是必不可少的考点要素。
如何让每一个学生都能理解并掌握好椭圆程序，这就要求任课老师能以最简单最直白的方法使学生看懂听懂。
关键词：椭圆圆心点；编程原点；椭圆起刀点；椭圆结束点1椭圆的方程1.1 椭圆方程的由来图一：数学方程： +=1 椭圆方程：+=1图二：数学方程： +=1 椭圆方程： +=1数学当中椭圆的方程，采用的是X、Y坐标系，而在数控车床中采用的是X、Z坐标系，所以椭圆方程应做出相应的调整，如图所示，同时从对比图一和图二，我们知道长半轴a和短半轴b是和坐标系相对应的：a→Z 、b→X ，是不以椭圆形状而变化的。
1.2 椭圆方程的计算假设椭圆方程+=1中，已知Z值，求解X？+=1=1-x=b（1-）x=bX=b*SQRT[1-Z*Z/a2]2 椭圆的编程椭圆的编程始终是围绕着椭圆圆心的偏移来进行编程的，再以四个点的不同距离来进行计算，下面让我们通过两个例题来对四个点进行认知。
为了使椭圆编程更加简易化，让学生更能容易的去掌握，把椭圆编程分成“五步骤”：第一步：#1= （已知Z轴的距离=椭圆起刀点到椭圆心的距离）第二步：N15 #2=b*SQRT[1-Z*Z/a2] （把a、b值带入X轴的方程式求解）第三步：G01 X[ ] Z[ ] （用直线插补指令逼近椭圆）[X[ #2 ]＼&Z[ #1 ]＼&①半径变直径②椭圆圆心是否偏移轴线③象限判别椭圆方向＼&从编程原点偏移到椭圆圆心的距离＼&]①半径变直径：#2*2②椭圆圆心是否偏移轴线如果椭圆圆心在工件轴线上，没有偏移，如图图一，则加零：#2*2+0（零可省略不写）如果椭圆圆心从工件轴线上偏移至某尺寸，如图二，则须加上此尺寸值：#2*2+A（图一）（图二）③象限判别椭圆方向所有的编程都是以后置刀架进行编程的，所以我们看图编程时应该看图纸轴线的上半部分。
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用户宏程序
宏程序是指含有变量的子程序，在程序中调用用户宏程序的那条指令叫做用户宏指令（这里用G65）
1、变量
用一个可赋值的代号代替具体的坐标值，这个代号称为变量。
变量分为系统变量、全局变量和局部变量三类，它们的性质和用途个不相同。
（1）系统变量是固定用途的变量，它的值决定了系统的状态。
FANUC 中的系统变量为#1000~#1005、#1032、#3000等。
（2）全局变量是指在主程序内和由主程序调用的各用户宏程序内公用的变量。
FANUC中的全局变量有60个，它们分两组，一组是#100~#149；另一组是#500~#509。
（3）局部变量是仅局限于在用户宏程序内使用的变量。
同一个局部变量在不同的宏程序内的值是不通用的。
FANUC中的局部变量有33个，分别为#1~#33。
（1）加减型运算加减型运算包括加、减、逻辑加和排它的逻辑加。
分别用以下四个形式表达：
#i = #j ＋#k
#i = #j －#k
#i = #j OR #k
#i = #j XOR #k
式中，i、j、k为变量；＋、－、OR、XOR称为为演算子。
（2）乘除型运算乘除型运算包括乘、除和逻辑乘。
分别用以下形式表达：
#i = #j * #k
#i = #j / #k
#i = #j AND #k
4．变量的赋值
由于系统变量的赋值情况比较复杂，这里只介绍公共变量和局部变量的赋值。
变量的赋值方式可分为直接和间接两种。
（1）直接赋值
例：#1=115（表示将变量115赋值于#1变量）
#100=#2(表示将变量#2的即时值赋于变量#100)
（2）间接赋值间接赋值就是用演算式赋值，即把演算式内演算的结果赋给某个变量。
在演算式中有自变量代号，自变量每得到一个即时值，相应就得到一个演算结果，该结果就赋值给变量，该变量也叫应变量。
5．转向语句
转向语句分为无条件转向语句和条件转向语句两种。
（1）无条件转向语句
程序段格式：GOTO N ；其中N后面的数值为程序段号。
例如：GOTO 55；表示无条件转向执行N55程序段，而不论N55程序段在转向语句之前还是之后。
（2）条件转向语句条件转向语句一般由判断条件式和转向目标两部分构成。
程序段格式：IF [a GT b ] GOTO c；表示为“如果a>b,那么转向执行第Nc句程序段”。
a和b可以是数值、变量或含有数值及变量的算式，c是转向目标的程序段。
大于、等于、大于等于、小于等于分别用GT、EQ、GE、LE表示。
三、用户宏程序的应用
下面就以椭圆为例，介绍宏程序间接赋值法的应用。
1、椭圆的中心偏离工件原点一个Z向距离
如下图是一个椭圆，椭圆的中心偏离工件原点一个Z向距离W=40，欲车削1/4椭圆（图中粗线部分）的回转轮廓线，要求在数控程序中用任意一点D的Z值（用#3号变量指定）来表达该点的X值（用#5号变量指定），由此可知，这里是以Z作为自变量，以X作为应变量。
根据椭圆的方程即可以写出自变量Z与应变量X之间的关系表达式。
那么，如果我们在Z向分段，以0.5mm为一个步距给Z赋值，就可以得到相应的一个X值。
然后把所得各个点的坐标值用直线插补方式来逼近，就可以得到椭圆的近似轨迹。
步距取的越小，所得的轨迹就越接近椭圆。
如下图所示椭圆方程为：（式中X为半径值）
x z
o
A
B
根据公式可得：（式中X值为直径值）
用宏参数间接赋值情况为：
#1=40（长半轴）；#2=24（短半轴）；#3=40（起点A的Z坐标）；
#6=8（终点B的Z坐标）；#7=0.5（Z变量步距）；#5=X（应变量）
则演算式为：#5=[#2+#2]* SQRT [1—[#3*#3]/[#1*#1]]
2、编制数控加工程序
分析编程时存在的问题
（1）由于工件坐标系和椭圆的坐标系不重合，Z向偏离的距离为W=40，所以在编程时，直线插补中点的Z坐标需要进行相应的坐标变换。
变换公式为：Z=#3-40；
（2）假定毛坯直径为Ф50。
则可得该椭圆加工的最大切削余量为50（用#100全局变量指定），选定粗车循环时每刀切削双边余量2mm，留精加工余量1mm。
（3）由于椭圆上最高点的直径为48，而粗车循环时，可能存在空走刀情况，所以可用宏程序条件转向语句限制空走刀，即：如果计算得到X 值大于等于48，则不加工椭圆，返回重新判断计算。
编程如下：（FANUC-0i系统）
O0001；（主程序）
N10 G97 G99；（设定主轴转速为r/min，进给量为mm/r）
N20 T0101 S800 M03；（选1号粗车外圆刀，主轴800r/min，正转）
N30 G00 X100 Z100；（快速进刀到换刀点）
N40 G00 X52 Z2；（快速进刀到循环加工起点）
N50 #100=50；（设置最大切削余量为50）
N60 G65 P0002 A40 B24 C40 D8 K0.5；（调用椭圆加工宏程序）
N70 #100=#100-2；（每次切削深度双边2mm）
N80 IF [ #100 GE 1 ] GOTO 60；（判断毛坯余量是否大于等于1）
N90 IF [ #100 GE 0 ] GOTO 100；（判断毛坯余量是否大于等于0）
N100 G00 X100；（快速退刀到换刀点）
N110 Z100；
N120 T0202；（选2号精车外圆刀，及调用其刀具补偿值）
N130 G96 S120 M03；（改用恒线速切削，主轴120m/min，正转）
N140 G00 X52 Z2；（快速进刀到循环加工起点）
N150 #100=0；（设置切削余量为0）
N160 G65 P0002 A40 B24 C40 D8 K0.5；（调用椭圆加工宏程序）
N170 G00 X100；（快速退刀到换刀点）
N180 Z100；
N190 M30；（程序结束）
O0002；（宏程序）
N10 #5=[#2+#2]* SQRT [1—[#3*#3]/[#1*#1]]；（X轴应变量计算式）N20 IF [#5+#100 GE 48 ] GOTO 60；（如果X直径大于等于48，
转向执行N60程序段）
N30 G01 X [#5+#100] Z[#3-40] F0.06 ；（椭圆插补）
N40 #3=#3-#6；（Z向步距，每次0.5mm）
N50 IF [#3 GE #7 ] GOTO 10；（判断Z向是否走到终点）N60 G01 W-1；（Z负向直线插补1mm）
N70 G00 U5；（X向退刀5mm）
N80 Z2；（Z向退刀到离开端面2mm 处）
N90 M99；（宏程序结束，返回主程序）。