宏程序WHILE与IF的区别及应用

UG、MasterCAM、Cimatron等CAD/CAM软件的兴起让自动编程技术不断发展完善，作为传统手动编程的宏程序应用空间也逐步缩小，但是宏程序精炼简洁的特性让它仍然具有实用性，宏程序的编写过程体现着工程师的工艺理念。

其实说起来宏就是用公式来加工零件，比如说椭圆，如果没有宏的话，我们要逐点算出曲线上的点，然后慢慢来用直线逼近，如果是个光洁度要求很高的工件的话，那么需要计算很多的点，可是应用了宏后，我们把椭圆公式输入到系统中然后我们给出Z坐标并且每次加一个量，那么宏就会自动算出X坐标并且进行切削， 实际上宏在程序中主要起到的是运算作用。

•手工编程加工公式曲线（计算简单，输入快捷）

•有规律的切削路径（作为一个切削模块）

•程序间的控制（程序的调度）

•刀具的管理（刀具的磨损）

•自动测量（机内测头）

1.在用户宏程序本体中，能使用变量，可以给变量赋值，变量间可以运算，程序可以跳转。

2.普通程序中，只能指定常量，常量之间不能运算，程序只能顺序执行，不能跳转，因此功能是固定的，不能变化。

3.用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能，在相类似工件的加工中巧用宏程序将起到事半功倍的效果。

数控系统变量表示形式为“#”后跟1～4位数字，变量种类有三种：

1.局部变量：#1～#33是在宏程序中局部使用的变量，它用于自变量转移。

2.公用变量：用户可以自由使用，它对于由主程序调用的各子程序及各宏程序来说是可以公用的。#100～#149在关掉电源后，变量值全部被清除，而#500～#509在关掉电源后，变量值则可以保存。

3.系统变量：由后跟4位数字来定义，它能获取包含在机床处理器或NC内存中的只读或读/写信息，包括与机床处理器有关的交换参数、机床状态获取参数、加工参数等系统信息。

宏程序可使用变量，可用变量执行相应操作；实际变量值可由宏程序指令赋给变量。

1.宏程序的简单调用格式

宏程序的简单调用是指在主程序中，宏程序可以被单个程序段单次调用。

调用指令格式：

G65 P（宏程序号）L（重复次数）（变量分配）。

其中：G65―宏程序调用指令；

P（宏程序号）―被调用的宏程序代号；

L（重复次数）―宏程序重复运行的次数，重复次数为1时，可省略不写；

（变量分配）―为宏程序中使用的变量赋值。

宏程序与子程序相同的一点是，一个宏程序可被另一个宏程序调用，最多可调用4重。

2.宏程序的编写格式

宏程序的编写格式与子程序相同。其格式为：

0～（0001～8999为宏程序号）

N10 指令

N～ M99

上述宏程序内容中，除通常使用的编程指令外，还可使用变量、算术运算指令及其它控制指令。变量值在宏程序调用指令中赋给。

1）WHILE语句

G00 X52 Z2;

#2=-14;   

是刀具z向的起刀点（因为刀宽为4mm，所以起刀点定在Z-14的位置）

WHILE〔#2 GE -30〕DO2;   

是z方向的约束条件，当z等于-30时，z向就不再移动

G00 Z〔#2〕;   

z方向的当前位置

#2=#2-2;   

z方向的移动步距，每次移动2mm

#1=52; 

是x方向的起刀点

WHILE〔#1 GE 20〕DO1; 

X方向的约束条件，当直径等于20时就不再切削

G01 X〔#1〕F0.2; 

x方向的切深

G00 X〔#1+1〕; 

x方向的相对退刀量

#1=#1-1; 

x方向的步距（每次切1mm）

END1;

G00 X52;

END2;


完整程序：

O1234;

G40 G97 G99;                 

T0101;                           

S1000 M3;                       

G00 X52 Z2;                   

#2=-14;                         

WHILE〔#2GE-30〕DO2;    END1;

G00 Z〔#2〕;                   

#2=#2-2;                       

#1=52                           

WHILE〔#1GE20〕DO1;

G01X〔#1〕F0.2;

G00X〔#1+1〕;

#1=#1-1;

G00 X52;

END2;

G00 X150 Z150;

M30;

2）IF语句

G00 X52 Z-2;

#1=-14; 

是刀具的z向起刀点（刀宽为4mm）

N2 #1=#1-2;   

是z方向的移动步距

#2=52; 

为x方向的起刀点

N1#2=#2-1; 

是x方向的步距（每次切深1mm）

G01 X〔#2〕F0.2; 

X方向的当前位置

G00 X〔#2+1〕;   

X方向的相对退刀量

IF 〔#2 GE 21〕GOTO1;     

x方向的约束条件（当x的数值切到20时就进行下面程序，不再返回）

G00 X52;   

X退刀到52的位置

G00 Z〔#1〕;   

Z方向的当前位置

IF 〔#1 GE -30〕GOTO2;   

Z方向的约束条件，当z等于-30时，z向就不在移动


完整程序：

O1234;

G40G97G99;                   

T0101;                           

S1000M3;                       

G00 X52 Z-2;                 

#1=-14;                         

N2 #1=#1-2;                   

#2=52;                           

N1#2=#2-1;                     

G01 X〔#2〕F0.2;

G00 X〔#2+1〕;

IF〔#2GE21〕GOTO1;

G00X52;

G00Z〔#1〕;

IF〔#1GE-30〕GOTO2;

G00X200;

Z200;

M5;

M30;

2.椭圆编程

1）椭圆WHILE语句的标准格式：

#1=a; 

a :为刀具的起刀点在相对椭圆的轴线Z的正方向a mm处

WHILE〔#1 GE b〕DO1;   

b: 为椭圆加工的终点在相对椭圆的轴线Z的负方向b mm处（如果加工的是一个完整的半椭圆，那a、b是数值相同符号不同的两个数值）


#2= c＊SQRT〔1-#1＊#1/d＊d〕;   

c: 椭圆的短半轴     

d: 椭圆的长半轴（根据椭圆公式求#2，长半轴为d,短半轴为c,#2代表X的数值，#1为Z的数值，SQRT是开方的意思）

G01 X〔±2＊#2+e〕Z〔#1±f〕;

e: 椭圆的X向轴线相对工件坐标系的偏移量（直径值）

f: 椭圆的Z向轴线相对工件坐标系的偏移量


#1=#1-1；步距（每次移动1mm）

END1;


注意事项：当车削凹椭圆时X后括号中的“±”取“﹣”；当车削凸椭圆时X后括号中的“±”取“+”。


当椭圆的X轴线向正向偏移则Z后括号中的“±”取“+”；当椭圆的X向轴线向负向偏移则Z后括号中的“±”取“﹣”


2）椭圆IF语句的标准格式

#1=a；

a: 为刀具的起刀点在相对椭圆的轴线Z的正方向a mm处

N1#2=b*SQRT〔1-#1*#1/c*c〕;

b:椭圆的短半轴c:椭圆的长半轴（根据椭圆公式X/c+ Y/b=1，SQRT是开方的意思)

G01X〔±2*#2+d〕Z〔#1±e〕F0.2; d:椭圆的X向轴线相对坐标零点的偏移量（直径值）e:椭圆的Z向轴线相对零面的偏移量

#1=#1-1; 

步距（每次移动1mm）


IF〔#1 GE -f〕GOTO1   

f:椭圆加工的终止

注意事项：当车削凹椭圆时X后括号中的“±”取“﹣”；当车削凸椭圆时X后括号中的“±”取“+”。当椭圆的X轴线向正向偏移则Z后括号中的“±”取“+”；当椭圆的X向轴线向负向偏移则Z后括号中的“±”取“﹣”。

WHILE语句

#1=20；

WHILE〔#1GE-20〕DO1;

#2=10*SQRT〔1-#1*#1/400〕;

G01X〔-2*#2+50〕Z〔#1-25〕;

#1=#1-1;

END1;


IF语句

#1=20；

N1#2=10*SQRT〔1-#1*#1/400〕;

G01X〔-2*#2+50〕Z〔#1-25〕F0.2;

#1=#1-1;

IF〔#1GE-20〕GOTO1;


完整程序


O1234;

G40G97G99;               

T0101;                   

S1000 M3;                 

G00 X50 Z2;               

G73 U5 R5;               

G73 P10 Q20 U0.5 F0.2;     

N10 G0 G42 Z-5;           

#1=20；                 

WHILE〔#1GE-20〕DO1;     

#2=10*SQRT〔1-#1*#1/400〕;

G01X〔-2*#2+50〕Z〔#1-25〕F0.2;

#1=#1-1;

END1;

G00 X50;

N20 G00 G40 Z2;

G70 P10 Q20;

G00 X200;

Z200;

M5;

M30;

IF语句完整格式省略，（IF语句也一样，只要加上循环就可以），在FANUC-0i系统中宏程序只能加在G73中。

3.抛物线的加工

1）抛物线WHILE语句的标准格式：

#1=a；

a: 为刀具的起刀点在抛物线轴线Z的方向a mm处

WHILE〔#1 GE -b〕DO1;

b: 为椭圆z向的加工长度

#2=SQRT〔-#1*5/3〕;   

(根据抛物线公式Z=-3/5*X*X,求其中的X值，也就是#2，其中SQRT是开平方的意思）

G01 X〔±2*#2+c〕Z〔#1〕;

c: 为抛物线的X向轴线相对工件坐标系的偏移量（直径值），“±”

取“+”时为凸，取“-”时为凹#1=#1-1;  步距（每次移动1mm）

END1;

2）抛物线IF语句的标准格式

#1=a；

a: 为刀具的起刀点在抛物线轴线Z的方向a mm处

N1 #2=SQRT〔-#1*5/3〕; 

(根据抛物线公式Z=-3/5*X*X,求其中的X值，也就是#2，其中SQRT是开平方的意思）

G01 X〔±2*#2+b〕Z〔#1〕;

b:为抛物线的X向轴线相对坐标零点的偏移量（直径值），“±”取“+”时为凸，取“-”时为凹

#1=#1-1;

（Z方向的步距，每次移动1mm）


IF〔#1 GE -c〕GOTO1; c:为椭圆z向的加工长度


抛物线IF语句的另一种形式

#1=a；

N1 #2=SQRT〔（+）#1*5/3〕; 

“+”号可省略

G01 X〔2*#2+b〕Z〔-#1〕;

#1=#1+1;

IF〔#1 LE c〕GOTO1;

假设抛物线是向Z的正方向，再用Z〔-#1〕;把抛物线对称到负方向

WHILE语句

#1=0；

WHILE〔#1 GE -15〕DO1;

#2=SQRT〔-#1*5/3〕;

G01 X〔2*#2+30〕Z〔#1〕;

#1=#1-1;

END1;


IF语句

#1=0；

N1 #2=SQRT〔-#1*5/3〕;

G01X〔2*#2+30〕Z〔#1〕;

#1=#1-1;

IF〔#1 GE -15〕GOTO1;


完整程序

O1234;

G40 G97 G99;               

T0101;                     

S1000 M3;                 

G00 X42 Z1;                 

G73 U5 R5;                 

G73 P10 Q20 U0.5 F0.2;       

N10 G00 G42 Z0;             

#1=0；                   

WHILE〔#1 GE -15〕DO1;     

#2=SQRT〔-#1*5/3〕;       

G01 X〔2*#2+30〕Z〔#1〕;

#1=#1-1;

END1;

G00 X42;

N20 G00 G40 Z2;

G70 P10 Q20;

G00 X200;

Z200;

M5;

M30;


4.WHILE语句与IF语句的区别

1）两种语句返的方向不同

WHILE语句向后返

例：WHILE〔#1 GE 20〕DO1;

G01 X〔#1〕F0.2; 

假设机床执行到此句时#1=20，它会继续往下执行，执行到#1=#1-1后#1的值变为19，不再满足约束条件所以就不会返回去。（X方向切到20）

G00 X〔#1+1）;

#1=#1-1;

END1;


2）IF语句向前返

例：N1 #2=#2-1;

G01X〔#2〕F0.2;假设机床执行到此句时#2=20，它会继续往下执行，执行到IF〔#2 GE 20〕GOTO1;仍然满足条件，它会继续返回到N1 #2=#2-1;而现在的X值就会变为19，不再满足约束条件，而后再执行一

G01X〔#2〕F0.2;最后就执行下面的程序（X方向已经切到19）

G00X〔#2+1）;

IF〔#2 GE 20〕GOTO1; 


3)从上面的切槽程序可以看出，IF语句要比WHILE语句的字数要少很多。

4)由于返回的方向不同，在加工中WHILE语句少读一句，IF语句要多读一句。

SIEMENS系统（车床)宏程序应用

说明：宏程序是用变量编程，西门子系统的变量号用R表示。

例如用普通编程方法编写的：G01X-10

用宏程序可表示为：

R1=-10

G01 X=R1

条件转移：

IF GOTOB：向后跳转

IF GOTOF：向前跳转

用普通编程方法编写的

GO1X100

用变量可表示为：

R1=0

AA：R1=R1+1

G01X=R1

IF R1<100 GOTOB AA

R1是自变量，初始值为0，R1=R1+1表示的是自变量的递增数值为1，当程序每次走过此行时，R1的值增加1，R1<100是条件式，IF R1<100 GOTOB  AA此行的意思是如果自变量R1<100则程序向后跳转到标记处：AA

如果R1大于或等于100，则程序往下走。

宏程序在G90和G91模态下都可以使用，不过它们含义不同，例如;

R1=0,G90R1=R1+1,G1X=R1,此程序走完第二遍X的值是2.

R1=0，G91R1=R1+1，G1X=R1，此程序走完第二遍X的值是3.   解释：程序走完第一遍R1的值是1，走第二遍的时候R1的值是2，但是在G91模态下它是在前面的基础上走的。

1.切槽

T1

TC

T1D1

G0G40X100Z100

M03S1000

G0X54Z2               

快速到达起刀点

Z-10

R1=3                     

定义刀片宽度为3mm   

R2=-10-R1-0.2       

起刀点 为-10，对刀时以刀片左边；

对刀，所以应减去刀片的宽度,0.2为精加工余量

G1Z=R2F0.1         

刀具到达Z轴起刀点

AA:R2=R2-2.5   

R3=50                   

槽X轴起到点

BB：R3=R3-2       

定义每刀切削深度为2 mm

G1X=R3             

X=R3+1               

每切深2mm单边退0.5mm排屑

IF R3>30+0.4 GOTOB BB

定义槽深10mm，如果R3>30mm程序向后跳转到标记处BB，0.4为精加工余量

G0X50                 

刀具到达X轴起刀点

G1Z=R2

IF R2>-30+0.2  GOTOB AA 

定义槽宽为20mm，0.2是精加工余量

G0X50

G01Z-13   

精加工

X30

Z-16

G0X50

Z-30

G01X30

Z-16

G0X50     

退刀

G0X100

Z100

M05

M30

2.椭圆

1)基本格式

R1=0

定义变量R1初始值为0

AA:R2=b×SQRT(1-R1×R1/a×a)

根据椭圆方程所得，a是椭圆的长半轴，b是椭圆短半轴，SQRT是开平方符号。

G1X=±2×R2+X Z=R1-Z 

设定椭圆的位置和形状，+2为凸形，-2为凹形，X、Z分别是工件轴线和椭圆轴线的距离（直径制）。

R1=R1-1 

设定加工步距

IF R1>=n GOTOB AA 

如过变量R1<n，则向后跳转到标记处AA，n为Z向终点坐标。

2)编程举例：

T1D1

G0G40X100Z100

M3S1000

G0X52Z2

Z-20

CYCLE95（   ）

G42S1500

OO:

R1=20

AA:R2=5×SQRT(1-R1×R1/400)

G1X=-2×R2+50 Z=R1-40

R1=R1-2

IF R1>=-20 GOTOB AA

PP:X42

G0G40X100Z100

M05

M09

M30


3.抛物线

1)基本格式：

R1=0               

设定变量R1的初始值为0

AA：R2=SQRT（-R1×n）

根据抛物线基本格式所得，式中SQRT为开平方符号，n是系数

G01X=2×R2+n   

Z=R1 

加工路径，+2是凸形，n是X轴起点数值

R1=R1-1           

变量增量值为1mm

IF R1>-30 GOTOB AA   

如果变量R1>-30,程序向后跳转到标记处：AA


2)编程举例:

T1

Tc

T1D1

G0G40X100Z100

M03S1000

G0X52Z2

CYCLE95（  ）

G0G42

OO：

R1=0

AA:R2=SQRT（-R1×5/3）

G01X=2×R2+30  Z=R1

R1=R1-2

IF R1>-60  GOTOB  AA

PP：X52

G0X100Z100

M05

M30