首先聲明此文轉(zhuǎn)載于數(shù)控機(jī)床網(wǎng)，
一、引言
目前，我國(guó)現(xiàn)代制造技術(shù)飛速發(fā)展,與世界制造業(yè)先進(jìn)水平的差距不斷縮小, 數(shù)控加工技術(shù)在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用，越來(lái)越受到人們的重視。數(shù)控加工中很重要的一部分就是編程，它既是數(shù)控技術(shù)的重要組成部分，也是數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，數(shù)控程序編制的效率和質(zhì)量在很大程度上決定了產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)效率。
在我國(guó)，有相當(dāng)多數(shù)控銑床(包括加工中心)都是應(yīng)用在模具行業(yè)，大部分模具廠都應(yīng)用CAD/CAM軟件。CAD/CAM軟件出現(xiàn)以后，自動(dòng)編程得到廣泛應(yīng)用，手工編程、宏程序應(yīng)用的空間日趨縮小，究其原因就是大家對(duì)手工編程不重視，對(duì)宏程序不熟悉。其實(shí)手工編程是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)，宏程序是手工編程的高級(jí)形式，是手工編程的精髓，也是手工編程的最大亮點(diǎn)和最后堡壘。 現(xiàn)在有一種說(shuō)法比較流行：“宏程序沒(méi)有啥用!”， 筆者并不贊成。在實(shí)際工作中，宏程序有廣泛的應(yīng)用空間，并且能夠方便手工編程，鍛煉操作者的編程能力，又能解決自動(dòng)編程在生產(chǎn)實(shí)際工作中存在的不足。
二、宏程序簡(jiǎn)介
宏程序是以變量的組合，通過(guò)各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算，轉(zhuǎn)移和循環(huán)等命令，而編制的一種可以靈活運(yùn)用的程序，只要改變變量的值，即可以完成不同的加工和操作。
用戶宏程序與普通程序的區(qū)別在于:在用戶宏程序本體中，能使用變量，可以給變量賦值，變量間可以運(yùn)算，程序可以跳轉(zhuǎn);而普通程序中，只能指定常量，常量之間不能運(yùn)算，程序只能順序執(zhí)行，不能跳轉(zhuǎn)，因此功能是固定的，不能變化。用戶宏功能是用戶提高數(shù)控機(jī)床性能的一種特殊功能。宏程序可以簡(jiǎn)化程序的編制，提高工作效率。宏程序可以像子程序一樣用一個(gè)簡(jiǎn)單的指令調(diào)用。
三、宏程序的技術(shù)特點(diǎn)
1、宏程序具有靈活性、通用性和智能性等特點(diǎn)
宏程序注重把機(jī)床功能參數(shù)和編程語(yǔ)言相結(jié)合，溶入了編程人員的智慧。編程人員根據(jù)零件的幾何信息建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，完成模塊化的加工程序，除了便于調(diào)用外，還使編程人員從繁瑣的、大量的重復(fù)性工作中解脫出來(lái)，這是任何自動(dòng)編程軟件都不能達(dá)到的效果。
而在CAD/CAM軟件中，當(dāng)零件的幾何參數(shù)改變時(shí)，都要重新建模，重新設(shè)置加工參數(shù)，重新計(jì)算刀具軌跡，重新生成數(shù)控程序。
2、宏程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、閱讀直觀、存儲(chǔ)方便
CAD/CAM軟件生成的程序少則上千行，多則上10萬(wàn)行，可讀性差，存儲(chǔ)容量大，一般的機(jī)床上的內(nèi)存都存不下，因此一般來(lái)說(shuō)除了相對(duì)簡(jiǎn)單的孔系加工、二維輪廓加工以外， 其余絕大部分程序都不得不以DNC方式進(jìn)行在線加工，顯然機(jī)床與電腦之間的傳輸速度成為了影響加工速度的第一個(gè)“瓶頸”因素。除了那些機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)置硬盤、或機(jī)床與電腦之間以FDDI、以太網(wǎng)等形式進(jìn)行組網(wǎng)的新型數(shù)控機(jī)床(主要是高速加工機(jī)床)之外，目前占總數(shù)8 0％以下的數(shù)控銑/加工中心都是通過(guò)RS2 32口的串口通訊求實(shí)現(xiàn)DNC在線加工的。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到傳輸效果，DNC在線加工方式下的加工效率要大打折扣。
但宏程序可以彌補(bǔ)這種不足，它結(jié)構(gòu)嚴(yán)緊、分析方便、可讀性好、短小精悍，任何合理的、優(yōu)化的宏程序一般都少于6O行，換算成字節(jié)數(shù)，至多不過(guò)2KB的容量。即使是最廉價(jià)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，也完全容納得下任何復(fù)雜的宏程序。
3、宏程序加工精度高、加工效率高
CAD/CAM軟件生成的數(shù)控程序，是用“直線去逼近曲線曲面”，必然存在計(jì)算誤差、后置處理誤差，就必然使加工精度受到影響，還存在大量的刀具路徑重復(fù)現(xiàn)象，使加工效率下降。
宏程序能直接調(diào)用數(shù)控系統(tǒng)的圓弧插補(bǔ)，螺旋插補(bǔ)等指令，能有效地控制刀具路徑，具有運(yùn)算速度快、加工效率高、加工精度高等特點(diǎn)。
四、HNC-21／22M系統(tǒng)中宏程序的應(yīng)用
例1 在銑床或加工中心上鉆削如圖1所示一70x90x15mm方形零件上的矩形網(wǎng)式群孔。鉆孔直徑¢7mm，孔數(shù)H=24。試編寫其宏程序。
解:
工藝設(shè)計(jì)
⑴建立工件坐標(biāo)系，工件左下角為工件坐標(biāo)系X、Y軸的零點(diǎn)，工件上表面為
工件坐標(biāo)系Z軸的零點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系偏置值設(shè)置在G54寄存器中。
⑵刀具與切削參數(shù)
選擇¢7mm的麻花鉆，取主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，鉆削進(jìn)給速度為150mm/min；主軸起始位置在零件上方50.0mm，刀具起始切削安全高度為4.0mm，最終加工深度為Z-20.0mm。
⑶加工路線（見圖2）
2、加工程序
OZW01； 文件名
%0001； 主程序號(hào)
N10 T1 M06； 調(diào)用1號(hào)刀
N20 G17 G90 G21 G54 G94 G40 G49 G80； 工藝加工狀態(tài)設(shè)置
N30 G43 G00 Z50.0 H01 S800 M03； 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，主軸正轉(zhuǎn)
N40 X0.0 Y0.0 M07； 刀具快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)零點(diǎn),打開切削液
N50 #2=20.0； 將20.0賦值給#2
#3=10.0； 將10.0賦值給#3
#4=1； 矩形網(wǎng)式孔群行計(jì)數(shù)器置1
#5=1； 矩形網(wǎng)式孔群列計(jì)數(shù)器置1
#30=4.0； 將行數(shù)4.0賦值給#30
#31=6.0； 將列數(shù)6.0賦值給#31
#32=15.0； 將角度15.0賦值給#32
#33=10.0； 將列孔距10.0賦值給#33
#34=10.0； 將行孔距10.0賦值給#34
#10=-20.0； 最終加工深度
#11=4.0； 安全距離
#12=150.0； 切削進(jìn)給速度
N60 M98 P1000； 調(diào)用宏程序
N70 G00 Z100.0 M09； 刀具退到工件上表面100mm處,切削液關(guān)閉
N80 G49； 取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
N90 X0 Y0 M05； 刀具退到工件坐標(biāo)零點(diǎn),主軸停止
N100 M30； 程序結(jié)束并返回程序起始段
%1000； 宏程序
N10 WHILE #5LE#31； 如果#5(孔列計(jì)數(shù)值)大于#31(孔列數(shù)),則跳轉(zhuǎn)到N210程序段
N20 WHILE #4LE#30； 如果#4(孔行計(jì)數(shù)值)大于#30(孔行數(shù)),則跳轉(zhuǎn)到N80程序段
N30 #101=[#4-1]*#33； 計(jì)算當(dāng)前孔與第一個(gè)孔的孔中心行間距值
N40 #102=[#5-1]*#34； 計(jì)算當(dāng)前孔與第一個(gè)孔的孔中心列間距值
N50 G01 X[#101*COS[#32*PI/180]+#102*SIN[#32*PI/180]+#2]
Y[#102*COS[#32*PI/180]+#101*SIN[#32*PI/180]+#3] F1000； 機(jī)床移動(dòng)到當(dāng)前加工孔中心的X、Y坐標(biāo)
N60 G81 Z[-#10] R[#11] F[#12] K0； 調(diào)用固定循環(huán)程序鉆定位孔
N70 #4=#4+1； 孔行數(shù)加1
N80 ENDW； 返回循環(huán)體
N90 #4=#30； 將孔行數(shù)賦值給變量#4
N100 WHILE #4GE1； 如果#4小于1，則跳轉(zhuǎn)到N180程序段
N110 #101=[#4-1]*#33； 計(jì)算當(dāng)前孔與第一個(gè)孔的孔中心行間距值
N120 #102=#5*#34； 計(jì)算當(dāng)前孔與第一個(gè)孔的孔中心列間距值
N130 #103=[#31-1]*#34； 孔中心列間距值計(jì)算
N140 IF ABS[#102] GT ABS[#103]； 如果ABS[#102]大于ABS[#103]，則跳轉(zhuǎn)到N220程序段
N150 G01 X[#101*COS[#32*PI/180]+#102*SIN[#32*PI/180]+#2]
Y[#102*COS[#32*PI/180]+#101*SIN[#32*PI/180]+#3] F1000；
機(jī)床移動(dòng)到當(dāng)前加工孔中心的X、Y坐標(biāo)
N160 G81 Z[-#10] R[#11] F[#12] K0； 調(diào)用固定循環(huán)程序鉆定位孔
N170 #4=#4-1； 孔行數(shù)減1
N180 ENDW； 返回循環(huán)體
N190 #5=#5+2； 孔列數(shù)加2
N200 #4=1； 行計(jì)數(shù)器置1
N210 ENDW； 返回循環(huán)體
N220 ENDIF；
N230 M99； 子程序結(jié)束，并返回主程序
例2 在銑床或加工中心上鉆削如圖3所示一90x90x15mm方形零件上的圓弧點(diǎn)陣孔群。圓弧點(diǎn)陣孔群零件的圓弧中心絕對(duì)坐標(biāo)為X0=40.0mm，鉆孔直徑¢7mm，弧形半徑I=30.0mm，孔間隔角度D=30°，第一孔的起始角A=15°，孔數(shù)H=4。試編寫其宏程序。
解:
1、 工藝設(shè)計(jì)
⑴建立工件坐標(biāo)系，工件左下角為工件坐標(biāo)系X、Y軸的零點(diǎn)，工件上表面為
工件坐標(biāo)系Z軸的零點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系偏置值設(shè)置在G54寄存器中。
⑵刀具與切削參數(shù)
選擇¢7mm的麻花鉆，取主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，鉆削進(jìn)給速度為150mm/min；主軸起始位置在零件上方50.0mm，刀具起始切削安全高度為4.0mm，最終加工深度為Z-20.0mm。
⑶加工路線
采用逆時(shí)針位移鉆削方式鉆削圓弧點(diǎn)陣孔群。
2、加工程序
OZW02； 文件名
%0002； 主程序號(hào)
N10 T1 M06； 調(diào)用1號(hào)刀
N20 G17 G90 G21 G54 G94 G40 G49 G80； 工藝加工狀態(tài)設(shè)置
N30 G43 G00 Z50.0 H01 S800 M03； 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，主軸正轉(zhuǎn)
N40 X0.0 Y0.0 M07； 刀具快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)零點(diǎn),打開切削液
N50 #1=40.0； 圓弧中心的X坐標(biāo)
#2=30.0； 圓弧中心的Y坐標(biāo)
#3=30.0； 圓弧半徑
#4=15.0； 第一孔的起始角
#5=4.0； 圓周上孔數(shù)
#6=30.0； 均布孔間隔度數(shù)
#7=-20.0； 最終加工深度
#8=4.0； 安全距離
#9=150.0； 切削進(jìn)給速度
N60 M98 P2000； 調(diào)用宏程序
N70 G00 Z100.0 M09； 刀具退到工件上表面100mm處,切削液關(guān)閉
N80 G49； 取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
N90 X0 Y0 M05； 刀具退到工件坐標(biāo)零點(diǎn),主軸停止
N100 M30； 程序結(jié)束并返回程序起始段
%2000； 宏程序
N10 #100=1； 賦孔計(jì)數(shù)器初始值
N20 WHILE #100LE#5； 如果#100(孔計(jì)數(shù)值)大于#5(孔數(shù)),則跳轉(zhuǎn)到N110程序段
N30 #30=#3*COS[#4*PI/180]； 圓弧中心到圓弧上任意孔中心的橫坐標(biāo)值
N40 #31=#1+#30； 圓弧上任意孔中心的工件絕對(duì)橫坐標(biāo)值
N50 #32=#3*SIN[#4*PI/180]； 圓弧中心到圓弧上任意孔中心的縱坐標(biāo)值
N60 #33=#2+#32； 圓弧上任意孔中心的工件絕對(duì)縱坐標(biāo)值
N70 G90 G00 X[#31] Y[#33] F[#9]； 刀具直線插補(bǔ)到圓弧上任意孔中心上方
N80 G99 G81 Z[#7] R[#8] F[#9] K0； 調(diào)用固定循環(huán)程序鉆孔
N90 #100=#100+1； 孔計(jì)數(shù)器加1
N100 #4=#4+#6； 孔位置角度疊加一個(gè)角度均值
N110 ENDW； 返回循環(huán)體
N120 G80； 取消固定循環(huán)
N130 M99 子程序結(jié)束，并返回主程序
五、結(jié)語(yǔ)
宏程序在現(xiàn)在的加工中都能用到，而且在加工有規(guī)律的工件時(shí)無(wú)論是加工速度還是加工精度都比自動(dòng)編程來(lái)得好，手工編程是基本功，任何時(shí)候都是必須掌握的。不能落在一邊，要利用起來(lái)，不能單純的依賴自動(dòng)編程，現(xiàn)在的全國(guó)數(shù)控大賽只允許手工編程，而且國(guó)外的一些數(shù)控相關(guān)的考試都是采用手工編程，不允許使用CAD／CAM 軟件進(jìn)行編程，可見宏程序是很重要的。能用手工編程的工件盡量用手工編程，我們?cè)谄綍r(shí)就應(yīng)該在能用宏程序加工時(shí)把宏程序用上，以鍛煉操作者的編程能力，經(jīng)過(guò)一定的努力宏程序一定能應(yīng)用得很熟練。