宏程序
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文章介绍了根据椭圆标准方程和椭圆参数方程用 宏程序方式编写的程序，分析了两种编程方法，提高了椭圆的加工精度。
关键词：宏程序；加工椭圆；编程分析
中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2010)19—0083—02
在内燃机行业中各种配件都是批量生产，尤其是活塞制造行业。加工活塞一般用S1—240B椭 圆车床车削活塞裙部椭圆和形线，活塞裙部要求有一定的椭圆，椭圆四个象限对称度不超过 0.035mm；由于活塞是批量生产，机床上的凸轮使用一定时间后磨损，四个象限对称度超差 ，生产的产品就不合格。因此需定期检查、更换已磨损的凸轮。下面，笔者介绍在V-105(数 控系统FANUC 0i-MC)加工中心上，用宏程序编程加工凸轮(椭圆)。
1 用宏程序加工椭圆的两种编程案例
1.1 根据椭圆标准方程
以椭圆圆心为工件原点，椭圆长轴在X轴上，建立直角坐标系XOY，按刀具中心轨迹编程，刀 具中心轨迹为椭圆，轨迹椭圆长轴为［#1+#6］、短轴为［#2+#6］，如图1所示。编制参考 宏程序及说明如下：
#1=a；零件椭圆长轴赋值。
#2=b；零件椭圆短轴赋值。
#6=r；刀具半径赋值。
#7=0.05；X方向步长赋值。
… …；
G01X-［#1+#6］ Y0 F70；刀具从X负向靠近工件。
#8=-［#1+#6］；X变量初始值赋值。
WHILE ［#8 LE ［#1+#6］］ DO1；如果X变量小于等于轨迹椭圆长轴，就重复执行；否则跳 到N10 END1的下句。
#12=［#8］×［#8］/［［#1+#6］×［#1+#6］］；把椭圆标准方程公式分解。
#9=［#2+#6］×SQRT［1-#12］；用椭圆标准方程计算Y值。
G01X#8 Y#9 F70；逐点插补逼近椭圆轮廓。 #8=#8+#7；X步长递增。
IF ［#8 LT ［#1+#6］］ GOTO10；如果X变量小于轨迹椭圆长轴则运行N10句。
IF ［#8 GE ［#1+#6+#7］］ GOTO10；如果X变量大于等于轨迹椭圆长轴加步长则运行N10句 。
#8=#1+#6；X变量最大值赋值。
N10 END1；循环结束，返回开始DO1。
已加工完一半椭圆轮廓，再加工另一半，X变量由大变小。
#10=#1+#6；X变量初始值赋值)。
WHILE ［#10 GE ［-#1-#6］］ DO2；
#13=[WB]［#10］×［#10］/［［#1+#6］[DW]×［#1+#6］］；
#11=-［#2+#6］×SQRT［1-#13］；用椭圆标准方程计算Y值。
G01X#10 Y#11 F70；逐点插补逼近椭圆轮廓。
#10=#10-#7；X步长递减。
IF ［#10 GT ［-#1-#6］］ GOTO20；
IF ［#10 LE ［-#1-#6-#7］］ GOTO20；
#10=-#1-#6；X变量最小值赋值。
N20 END2；
G00 X-［#1+30 ］；
······；
特点：①此程序用了两次WHILE循环语句，在X的最大、最小值处，为了防止椭圆轮廓加工出 现过切或少切，用了四次IF比较判断语句，逻辑思维较复杂。②程序较长，占用内存较大， 在编程时要考虑X#8、Y#9、X#10、Y#11变量的正负号。③步长变量#7=0.05(可调大小)，单 位为mm。④此程序可调整为加工1/4、1/2、3/4椭圆轮廓；但不能准确加工凸轮的任意段椭 圆轮廓。
1.2 根据椭圆参数方程
以椭圆圆心为工件原点，椭圆长轴在X轴上，建立直角坐标系XOY，按刀具中心轨迹编程，刀 具中心轨迹为椭圆，轨迹椭圆长轴为OA=［#1+#6］、短轴为OB=［#2+#6］，如图2所示。为 了说明条件判断语句在宏程序中的正确应用，更好地掌握编程思路，专门绘制了程序运行流 程图(见图3)。
编制参考宏程序如下：
#1=a；零件椭圆长轴赋值。
#2=b；零件椭圆短轴赋值。
#3=360；终止角度值赋值。
#5=0.1；角度增加量即步长赋值。
#6=r；刀具半径赋值。
#7=0；起始角度赋值。
… …；
G01X［#1+#6］ Y0 F70； WHILE ［#7 LE #3］ DO1；
#8=［#1+#6］COS#7；
#9=［#2+#6］SIN#7；
G01X#8 Y#9 F70；
#7=#7+#5；(角度递增)
IF ［#7 LT #3］ GOTO10；
IF ［#7 GE ［#3+#5］］ GOTO10；
#7=#3；
N10 END1；
G00 X(#1+30)；
… …。
特点：①此程序用了一次WHILE循环语句，为了防止椭圆轮廓加工出现过切或少切，用了二 次IF比较判断语句，逻辑思维相对较简单。②程序较短，占用内存较小，在编程时不需考虑 X#8、Y#9变量的正负号，由于步长变量是角度(0≤α≤360°)，插补点X#8、Y#9变量的正负 号由余弦、正弦函数自动产生。③步长变量#5=0.1(可调大小)，单位为度。④用椭圆参数方 程编写程序，由于步长每次增加的量是角度，只要改变#7(起始角度值)、#3(终止角度值)， 程序就可调整为准确加工任意α角所对应的插补点X#8、Y#9这一组值所对应凸轮的任意段椭 圆轮廓。
两种编程案例中，每次编程时可以把刀具半径补偿量写大些，最后一遍精加工改为#6=半径 值或再写小些(根据实际测量结果确定)，来调整加工精度；步长每次增加(或减少)的大 小和最后工件的加工表面质量有较大关系，步长越小表面质量就越好。
实际应用中，用宏程序方式编程加工椭圆，刀具中心轨迹也是一个椭圆，按刀具中心轨迹编 程，加工出来的零件椭圆既不会过切，也不会少切。用宏程序方式编程，简捷高效，即使每 次被加工零件椭圆参数变化了，也不需要重新编写宏程序，只需改变程序椭圆长、短轴的赋 值即可。因此，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。
2 结束语
生产的凸轮安装在S1—240B椭圆车床上，活塞裙部椭圆的加工精度相应提高了许多。同时在 实践中，此方法对于批量生产的内燃机配件行业有一定的应用价值。
