0 引言

　　在歷年的廣東省數控技能競賽中，都會遇到包含有橢圓、拋物線等非圓曲線的零件。對這類零件的手工編程，常使用宏程序功能來完成。GSK980TD 廣州數控車削系統的宏程序屬于A 類，直觀性和可讀性比B 類宏程序差，實際生產中較少使用，鮮有書籍介紹到它。但廣州數控系統在華南地區占有率很高，在技能競賽時往往會選用它進行參賽。筆者總結多次指導學生參加技能競賽在GSK980TD宏程序上的應用心得，以期與同行交流提高。

1 GSK980TD 數控系統宏程序概述

　　宏程序實質是含有變量的子程序。在GSK980TD 數控系統中，調用宏程序的方法與調用子程序的方法相同，其格式是M98 P______ （式中P 后跟的數字為被調用宏程序的程序號）；宏程序本體的編寫格式與子程序的編寫格式也相同：以程序號開始，用M99 結束。在GSK980TD 數控系統的宏程序中，表達各種數學運算和邏輯關系是通過G65 Hm格式的宏指令來表達的，例如要表達#201、#202 和#205 三個變量的加法運算關系時，就要寫成：G65 H02 P#205 Q#201 R#202；。

2 編制橢圓宏程序的步驟和方法

　　2.1 根據圖紙尺寸，列出橢圓方程

　　在解析幾何學中，表達橢圓曲線的方程有兩種：標準方程x2/a2 + y2/b2 =1（a>b>0）和參數方程x=acos、y=bsin（a>b>0，為橢圓的離心角）。標準方程使用的是直角坐標系，參數方程使用的是極坐標系。從加工精度、程序的數據量和加工效率出發，在數控車床上編制橢圓宏程序時采用極坐標方程來編程，具有計算方便、無需作任何判斷就可自動過象限、終點判別簡單、實時性好的優點。

　　2.2 選定自變量

　　在橢圓的參數方程中，每一個具體的角度值都有一個對應的Y 或X 值，因此一般采用角度值作為自變量。

　　2.3 進行坐標軸轉換，確定橢圓的宏表達式

　　由于數控車床的編程坐標系是Z、X 軸，因此要進行坐標軸轉換，把橢圓的標準方程或參數方程中的X、Y 軸相應轉換為數控車床編程坐標系中的Z、X 軸。又由于在數控車床編程中X 向多采用直徑編程，故橢圓的宏表達式變換為：z=acos，x=（bsin）2。

　　2.4 確定橢圓圓心相對于編程坐標系原點的偏離量

　　在實際加工中，橢圓的圓心相對于工件坐標系原點的位置有多種形式，如橢圓的圓心與工件坐標系的原點重合、橢圓的圓心在工件坐標系的任意位置上，分別如圖1（a）和（b）所示。因此需考慮橢圓的圓心與工件坐標系原點的相對位置關系，從而確定橢圓圓心相對于工件原點的偏離量，以正確表達橢圓上的點在工件坐標系中的坐標值。

　　2.5 確定橢圓的加工軌跡

　　2.5.1 粗車橢圓的加工路線。粗車橢圓的切削進給路線有階梯式和仿形式兩種，階梯式走刀法的切削效率高，適用于粗車外凸型的橢圓；仿形式走刀法適用于粗車內凹型的橢圓。

　　2.5.2 確定精車橢圓的加工路線。由于精車零件的加工路線原則上是沿零件輪廓順序走刀來完成，因此精車橢圓的加工路線是：以角度值為自變量，根據橢圓的參數方程利用角度的微小變化來擬合橢圓的最終輪廓表面。

　　2.6 確定構成循環的條件，明確加工范圍

　　在宏程序的編制中，終點判別是很重要的，它控制著循環語句的執行。采用極坐標編程時，以角度值為自變量，構成循環的條件是橢圓的離心角，并需確定該值的加工范圍。加工如圖2 所示的橢圓，以角度值為自變量，采用階梯式粗車路線的起始角度是90，終止角度是0，角度變化從90變化到0；采用仿形式粗車路線的起始角度是0，終止角度是90，角度變化從0變化到90；而精車橢圓的起始角度是0，終止角度是90，角度的變化從0變化到90。

3 橢圓宏程序的設計實例

　　使用GSK980TD 系統的數控車床編程加工零件。

4 編制橢圓宏程序的幾個注意要點和技巧

　　4.1 變量值不帶小數點時，單位是0.001mm 或0.001mm。

　　4.2 自變量的初始值要放在循環語句的外部，不可放在循環內，否則沒有計算結果，系統永遠執行初始值，成為死循環。

　　4.3 橢圓的加工精度與編程時所選擇的角度增量值有關。角度增量值越小，加工精度越高；但是減少角度增量值會造成數控系統工作量加大，運算繁忙，影響進給速度的提高，從而降低加工效率。因此必須根據加工要求合理選擇角度增量值。一般在滿足加工要求前提下，盡可能選取較大的角度增量值。

　　4.4 靈活地與子程序結合使用，可進一步簡化程序和提高編程效率。

5 結束語

　　宏程序是數控技能競賽的主要知識點之一。GSK980TD數控系統的宏程序雖比較繁瑣難懂，但掌握了它的編程方法和技巧，也能很好地完成如橢圓、拋物線等非圓曲線的手工編程工作。