首先聲明此文轉載于數控機床網(wǎng)，
一、引言
目前，我國現代制造技術(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, 數控加工技術(shù)在我國得到廣泛應用，越來(lái)越受到人們的重視。數控加工中很重要的一部分就是編程，它既是數控技術(shù)的重要組成部分，也是數控加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，數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，有相當多數控銑床(包括加工中心)都是應用在模具行業(yè)，大部分模具廠(chǎng)都應用CAD/CAM軟件。CAD/CAM軟件出現以后，自動(dòng)編程得到廣泛應用，手工編程、宏程序應用的空間日趨縮小，究其原因就是大家對手工編程不重視，對宏程序不熟悉。其實(shí)手工編程是自動(dòng)編程的基礎，宏程序是手工編程的高級形式，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)和邏輯運算，轉移和循環(huán)等命令，而編制的一種可以靈活運用的程序，只要改變變量的值，即可以完成不同的加工和操作。
用戶(hù)宏程序與普通程序的區別在于:在用戶(hù)宏程序本體中，能使用變量，可以給變量賦值，變量間可以運算，程序可以跳轉;而普通程序中，只能指定常量，常量之間不能運算，程序只能順序執行，不能跳轉，因此功能是固定的，不能變化。用戶(hù)宏功能是用戶(hù)提高數控機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)
宏程序注重把機床功能參數和編程語(yǔ)言相結合，溶入了編程人員的智慧。編程人員根據零件的幾何信息建立相應的數學(xué)模型，完成模塊化的加工程序，除了便于調用外，還使編程人員從繁瑣的、大量的重復性工作中解脫出來(lái)，這是任何自動(dòng)編程軟件都不能達到的效果。
而在CAD/CAM軟件中，當零件的幾何參數改變時(shí)，都要重新建模，重新設置加工參數，重新計算刀具軌跡，重新生成數控程序。
2、宏程序結構簡(jiǎn)單、閱讀直觀(guān)、存儲方便
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，存儲容量大，一般的機床上的內存都存不下，因此一般來(lái)說(shuō)除了相對簡(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(xiàn)加工，顯然機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。除了那些機床系統內置硬盤(pán)、或機床與電腦之間以FDDI、以太網(wǎng)等形式進(jìn)行組網(wǎng)的新型數控機床(主要是高速加工機床)之外，目前占總數8 0％以下的數控銑/加工中心都是通過(guò)RS2 32口的串口通訊求實(shí)現DNC在線(xiàn)加工的。在實(shí)際應用中，考慮到傳輸效果，DNC在線(xiàn)加工方式下的加工效率要大打折扣。
但宏程序可以彌補這種不足，它結構嚴緊、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，換算成字節數，至多不過(guò)2KB的容量。即使是最廉價(jià)的機床數控系統，也完全容納得下任何復雜的宏程序。
3、宏程序加工精度高、加工效率高
CAD/CAM軟件生成的數控程序，是用“直線(xiàn)去逼近曲線(xiàn)曲面”，必然存在計算誤差、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現象，使加工效率下降。
宏程序能直接調用數控系統的圓弧插補，螺旋插補等指令，能有效地控制刀具路徑，具有運算速度快、加工效率高、加工精度高等特點(diǎn)。
四、HNC-21／22M系統中宏程序的應用
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H=24。試編寫(xiě)其宏程序。
解:
工藝設計
⑴建立工件坐標系，工件左下角為工件坐標系X、Y軸的零點(diǎn)，工件上表面為
工件坐標系Z軸的零點(diǎn)，機床坐標系偏置值設置在G54寄存器中。
⑵刀具與切削參數
選擇¢7mm的麻花鉆，取主軸轉速為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(xiàn)（見(jiàn)圖2）
2、加工程序
OZW01； 文件名
%0001； 主程序號
N10 T1 M06； 調用1號刀
N20 G17 G90 G21 G54 G94 G40 G49 G80； 工藝加工狀態(tài)設置
N30 G43 G00 Z50.0 H01 S800 M03； 刀具長(cháng)度補償，主軸正轉
N40 X0.0 Y0.0 M07； 刀具快速移動(dòng)到工件坐標零點(diǎn),打開(kāi)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)式孔群行計數器置1
#5=1； 矩形網(wǎng)式孔群列計數器置1
#30=4.0； 將行數4.0賦值給#30
#31=6.0； 將列數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(cháng)度補償
N90 X0 Y0 M05； 刀具退到工件坐標零點(diǎn),主軸停止
N100 M30； 程序結束并返回程序起始段
%1000； 宏程序
N10 WHILE #5LE#31； 如果#5(孔列計數值)大于#31(孔列數),則跳轉到N210程序段
N20 WHILE #4LE#30； 如果#4(孔行計數值)大于#30(孔行數),則跳轉到N80程序段
N30 #101=[#4-1]*#33； 計算當前孔與第一個(gè)孔的孔中心行間距值
N40 #102=[#5-1]*#34； 計算當前孔與第一個(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； 機床移動(dòng)到當前加工孔中心的X、Y坐標
N60 G81 Z[-#10] R[#11] F[#12] K0； 調用固定循環(huán)程序鉆定位孔
N70 #4=#4+1； 孔行數加1
N80 ENDW； 返回循環(huán)體
N90 #4=#30； 將孔行數賦值給變量#4
N100 WHILE #4GE1； 如果#4小于1，則跳轉到N180程序段
N110 #101=[#4-1]*#33； 計算當前孔與第一個(gè)孔的孔中心行間距值
N120 #102=#5*#34； 計算當前孔與第一個(gè)孔的孔中心列間距值
N130 #103=[#31-1]*#34； 孔中心列間距值計算
N140 IF ABS[#102] GT ABS[#103]； 如果ABS[#102]大于A(yíng)BS[#103]，則跳轉到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；
機床移動(dòng)到當前加工孔中心的X、Y坐標
N160 G81 Z[-#10] R[#11] F[#12] K0； 調用固定循環(huán)程序鉆定位孔
N170 #4=#4-1； 孔行數減1
N180 ENDW； 返回循環(huán)體
N190 #5=#5+2； 孔列數加2
N200 #4=1； 行計數器置1
N210 ENDW； 返回循環(huán)體
N220 ENDIF；
N230 M99； 子程序結束，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坐標為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H=4。試編寫(xiě)其宏程序。
解:
1、 工藝設計
⑴建立工件坐標系，工件左下角為工件坐標系X、Y軸的零點(diǎn)，工件上表面為
工件坐標系Z軸的零點(diǎn)，機床坐標系偏置值設置在G54寄存器中。
⑵刀具與切削參數
選擇¢7mm的麻花鉆，取主軸轉速為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(xiàn)
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
N10 T1 M06； 調用1號刀
N20 G17 G90 G21 G54 G94 G40 G49 G80； 工藝加工狀態(tài)設置
N30 G43 G00 Z50.0 H01 S800 M03； 刀具長(cháng)度補償，主軸正轉
N40 X0.0 Y0.0 M07； 刀具快速移動(dòng)到工件坐標零點(diǎn),打開(kāi)切削液
N50 #1=40.0； 圓弧中心的X坐標
#2=30.0； 圓弧中心的Y坐標
#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
#6=30.0； 均布孔間隔度數
#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(cháng)度補償
N90 X0 Y0 M05； 刀具退到工件坐標零點(diǎn),主軸停止
N100 M30； 程序結束并返回程序起始段
%2000； 宏程序
N10 #100=1； 賦孔計數器初始值
N20 WHILE #100LE#5； 如果#100(孔計數值)大于#5(孔數),則跳轉到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值
N40 #31=#1+#30； 圓弧上任意孔中心的工件絕對橫坐標值
N50 #32=#3*SIN[#4*PI/180]； 圓弧中心到圓弧上任意孔中心的縱坐標值
N60 #33=#2+#32； 圓弧上任意孔中心的工件絕對縱坐標值
N70 G90 G00 X[#31] Y[#33] F[#9]； 刀具直線(xiàn)插補到圓弧上任意孔中心上方
N80 G99 G81 Z[#7] R[#8] F[#9] K0； 調用固定循環(huán)程序鉆孔
N90 #100=#100+1； 孔計數器加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 子程序結束，并返回主程序
五、結語(yǔ)
宏程序在現在的加工中都能用到，而且在加工有規律的工件時(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(lài)自動(dòng)編程，現在的全國數控大賽只允許手工編程，而且國外的一些數控相關(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(jiàn)宏程序是很重要的。能用手工編程的工件盡量用手工編程，我們在平時(shí)就應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用得很熟練。