华中数控车宏程序修订稿

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华中数控宏程序

一．什么是宏程序？

什么是数控加工宏程序？简单地说，宏程序是一种具有计算能力和决策能力的数控程序。宏程序具有如下些特点：

1．使用了变量或表达式（计算能力），例如：

（1）G01 X[3+5] ;有表达式3+5

（2）G00 X4 F[#1] ;有变量#1

（3）G01 Y[50*SIN[3]] ;有函数运算

2．使用了程序流程控制（决策能力），例如：

（1）IF #3 GE 9 ;有选择执行命令

……

ENDIF

（2）WHILE #1 LT #4*5 ;有条件循环命令

……

ENDW

二．用宏程编程有什么好处？

1．宏程序引入了变量和表达式，还有函数功能，具有实时动态计算能力，可以加工非圆曲线，如抛物线、椭圆、双曲线、三角函数曲线等；

2．宏程序可以完成图形一样，尺寸不同的系列零件加工；

3．宏程序可以完成工艺路径一样，位置不同的系列零件加工；

4．宏程序具有一定决策能力，能根据条件选择性地执行某些部分；

5．使用宏程序能极大地简化编程，精简程序。适合于复杂零件加工的编程。

一．宏变量及宏常量

1．宏变量

先看一段简单的程序：

G00

上面的程序在X轴作一个快速定位。其中数据是固定的，引入变量后可以写成：

#1= ;#1是一个变量

G00 X[#1] ;#1就是一个变量

宏程序中，用“#”号后面紧跟1~4位数字表示一个变量，如#1，#50，

#101，……。变量有什么用呢？变量可以用来代替程序中的数据，如尺寸、刀补号、G指令编号……，变量的使用，给程序的设计带来了极大的灵活性。

使用变量前，变量必需带有正确的值。如

#1=25

G01 X[#1] ;表示G01 X25

#1=-10 ;运行过程中可以随时改变#1的值

G01 X[#1] ;表示G01 X-10

用变量不仅可以表示坐标，还可以表示G、M、F、D、H、M、X、Y、……等各种代码后的数字。如：

#2=3

G[#2] X30 ;表示G03 X30

例1 使用了变量的宏子程序。

%1000

#50=20 ;先给变量赋值

M98 P1001 ;然后调用子程序

#50=350 ;重新赋值

M98 P1001 ;再调用子程序

M30

%1001

G91 G01 X[#50] ;同样一段程序，#50的值不同，X移动的距离就不同

M99

2．局部变量

编号#0~ #49的变量是局部变量。局部变量的作用范围是当前程序（在同一个程序号内）。如果在主程序或不同子程序里，出现了相同名称（编号）的变量，它们不会相互干扰，值也可以不同。

例

%100

N10 #3=30 ;主程序中#3为30

M98 P101 ;进入子程序后#3不受影响

#4=#3 ;#3仍为30，所以#4=30

M30

%101

#4=#3 ;这里的#3不是主程序中的#3，所以#3=0（没定义），则：#4=0

#3=18 ;这里使#3的值为18，不会影响主程序中的#3

M99

3．全局变量

编号#50~ #199的变量是全局变量（注：其中#100~#199也是刀补变量）。全局变量的作用范围是整个零件程序。不管是主程序还是子程序，只要名称（编号）相同就是同一个变量，带有相同的值，在某个地方修改它的值，所有其它地方都受影响。

例

%100

N10 #50=30 ;先使#50为30

M98 P101 ;进入子程序

#4=#50 ;#50变为18，所以#4=18

M30

%101

#4=#50 ; #50的值在子程序里也有效，所以#4=30

#50=18 ;这里使#50=18，然后返回

M99

为什么要把变量分为局部变量和全局变量？如果只有全局变量，由变量名不能重复，就可能造成变量名不够用；全局变量在任何地方都可以改变它的值，这是它的优点，也是它的缺点。说是优点，是因为参数传递很方便；说是缺点，是因为当一个程序较复杂的时候，一不小心就可能在某个地用了相同的变量名或者改变了它的值，造成程序混乱。局部变量的使用，解决了同名变量冲突的问题，编写子程序时，不需要考虑其它地方是否用过某个变量名。

什么时候用全局变量什么时候用局部变量在一般情况下，你应优先考虑选用局部变量。局部变量在不同的子程序里，可以重复使用，不会互相干扰。如果一个数据在主程序和子程序里都要用到，就要考虑用全局变量。用全局变量来保存数据，可以在不同子程序间传递、共享、以及反复利用。

刀补变量（#100~#199）。这些变量里存放的数据可以作为刀具半径或长度补偿值来使用。如

#100=8

G41 D100 ;D100就是指加载#100的值8作为刀补半径。

注意：

上面的程序中，如果把D100写成了D[#100]，则相当于D8，即调用8号刀补，而不是补偿量为8。

4．系统变量

#300以上的变量是系统变量。系统变量是具有特殊意义的变量，它们是数控系统内部定义好了的，你不可以改变它们的用途。系统变量是全局变量，使用时可以直接调用。

#0~#599是可读写的，#600以上的变量是只读的，不能直接修改。

其中，#300 ~#599是子程序局部变量缓存区。这些变量在一般情况下，不用关心它的存在，也不推荐你去使用它们。要注意同一个子程序，被调用的层级不同时，对应的系统变量也是不同的。#600~#899是与刀具相关系统变量。

#1000~#1039坐标相关系统变量。#1040~#1143参考点相关系统变量。

#1144~#1194系统状态相关系统变量。（详见：2．华中数控系统系统变量一览）

有时候需要判断系统的某个状态，以便程序作相应的处理，就要用到系统变量。

5．常量

PI 表示圆周率，TRUE 条件成立(真)， FALSE 条件不成立(假)。

二．运算符与表达式

1．算术运算符

加 + ，减- ，乘* ，除 /

2．条件运算符

条件运算符用在程序流程控制IF和WHILE的条件表达式中，作为判断两个表达式大小关系的连接符。

注意：宏程序条件运算符与计算机编程语言的条件运算符表达习惯不同。

3．逻辑运算符

在IF或WHILE语句中，如果有多个条件，用逻辑运算符来连接多个条件。

AND (且) 多个条件同时成立才成立

OR (或) 多个条件只要有一个成立即可

NOT (非) 取反（如果不是）

例

#1 LT 50 AND #1GT 20 ——表示：[#1<50]且[#1>20]

#3 EQ 8 OR #4 LE 10 ——表示：[#3=8]或者[#4≤10]

有多个逻辑运算符时，可以用方括号来表示结合顺序，如：

NOT[#1 LT 50 AND #1GT 20]——表示：如果不是“#1<50 且#1>20”

更复杂的例子，如：

[#1 LT 50 ] AND [#2GT 20 OR #3 EQ 8] AND [ #4 LE 10]

4．函数

正弦：SIN[a] 余弦：COS[a] 正切：TAN[a] 注：a为角度，单位是弧度

值。

反正切：ATAN[a] (返回：度，范围：-90～＋90)

反正切：ATAN2[a]/[b] (返回：度，范围：-180～＋180) (注:华中数控暂不

支持)

绝对值：ABS[a]，表示|a|

取整：INT[a]，采用去尾取整，非“四舍五入”

取符号：SIGN[a]，a为正数返回1，0返回0，负数返回-1

开平方：SQRT[a] ，表示√a

指数：EXP[a]，表示e a

5．表达式与括号

包含运算符或函数的算式就是表达式。表达式里用方括号来表示运算顺序。宏程序中不用圆括号，因圆括号是注释符。

例如175/SQRT[2] * COS[55 * PI/180 ]

#3*6 GT 14

6．运算符的优先级

方括号→函数→乘除→加减→条件→逻辑

技巧：常用方括号来控制运算顺序，更容易阅读和理解。

7．赋值号 =

把常数或表达式的值送给一个宏变量称为赋值，格式如下：

宏变量= 常数或表达式

例如#2 = 175/SQRT[2] * COS[55 * PI/180 ]

#3 =

#50 = #3+12

特别注意，赋值号后面的表达式里可以包含变量自身，如：

#1 = #1+4 ;此式表示把#1的值与4相加，结果赋给#1。这不是数学中的方程或等式，如果#1的值是2，执行#1 = #1+4后，#1的值变为6。

三．程序流程控制

程序流程控制形式有许多种，都是通过判断某个“条件”是否成立来决定程序走向的。所谓“条件”，通常是对变量或变量表达式的值进行大小判断的式子，称

为“条件表达式”。华中数控系统有两种流程控制命令：IF——ENDIF，WHILE——ENDW。

1．条件分支IF

需要选择性地执行程序，就要用IF命令。

格式1：（条件成立则执行）

IF条件表达式

条件成立执行的语句组

ENDIF

功能：

条件成立执行IF与ENDIF之间的程序，不成立就跳过。其中IF、ENDIF称为关键词，不区分大小写。IF为开始标识，ENDIF为结束标识。IF语句的执行流程如图1所示。

例：

IF #1 EQ 10 ；如果#1=10

M99 ；成立则，执行此句（子程返回）

ENDIF ；条件不成立，跳到此句后面

例：

IF #1 LT 10 AND #1 GT 0；如果#1<10 且 #1>0

G01 x20 ；成立则执行

Y15

ENDIF ；条件不成立，跳到此句后面

格式2：（二选一，选择执行）

形式：

IF条件表达式

条件成立执行的语句组

ELSE

条件不成立执行的语句组

ENDIF

例：

IF #51 LT 20

G91G01 X10F250

ELSE

G91G01X35F200

ENDIF

功能：

条件成立执行IF与ELSE之间的程序，不成立就执行ELSE与ENDIF之间的程序。IF语句的执行流程如图1所示。

本资料由百万课件网收条件循环WHILE

格式：

WHILE条件表达式

条件成立循环执行的语句

ENDW

功能：

条件成立执行WHILE与ENDW之间的程序，然后返回到WHILE再次判断条件，直到条件不成立才跳到ENDW后面。WHILE语句的执行流程如图 1 所示。

例：

#2=30

WHILE #2 GT 0 ;如果#2>0

G91G01X10 ;成立就执行

#2=#2-3 ;修改变量，

ENDW ;返回

G90 G00 z50 ;不成立跳到这里执行

WHILE中必须有“修改条件变量”的语句，使得其循环若干次后，条件变为“不成立”而退出循环，不然就成为死循环。

图1 流程控制

四．子程序及参数递传

1．普通子程序

普通子程序指没有宏的子程序，程序中各种加工的数据是固定的，子程序编好后，子程序的工作流程就固定了，程序内部的数据不能在调用时“动态”地改变，只能通过“镜像”、“旋转”、“缩放”、“平移”来有限的改变子程序的用途。 例

%4001

G01 X80 F100 M99

子程序中数据固定，普通子程序的效能有限。

2．宏子程序

宏子程序可以包含变量，不但可以反复调用简化代码，而且通过改变变量的值就能实现加工数据的灵活变化或改变程序的流程，实现复杂的加工过程处理。

IF …ELSE …ENDIF 流

程图

IF …ENDIF 流程

图

例

%4002

G01 Z[#1] F[#50] ;Z坐标是变量；进给速度也是变量，可适应粗、精加工。

M99

例对圆弧往复切削时，指令G02、G03交替使用。参数#51改变程序流程，自动选择。

%4003

IF #51 GE 1

G02 X[#50] R[#50] ;条件满足执行G02

ELSE

G03 X[-#50] R[#50] ;条件不满足执行G03

ENDIF

#51=#51*[-1] ;改变条件，为下次做准备

M99

子程序中的变量，如果不是在子程序内部赋值的，则在调用时，就必需要给变量一个值。这就是参数传递问题，变量类型不同，传值的方法也不同。

3．全局变量传参数

如果子程序中用的变量是全局变量，调用子程序前，先给变量赋值，再调用子程序。

例：

%400

#51=40 ;#51为全局变量，给它赋值

M98 P401 ;进入子程序后#51的值是40

#51=25 ;第二次给它赋值

M98 P401 ;再次调用子程序，进入子程序后#51的值是25

M30

%401 ;子程序

G91G01X[#51]F150 ;#51的值由主程序决定

M99

4．局部变量传参数

问题：

%400

N1 #1=40 ;为局部变量#1赋值

N2 M98 P401 ;进入子程序后#1的值是40吗？

M30

%401

N4 G91G01X[#1] ;子程序中用的是局部变量#1

M99

结论：

主程序中N1行的#1与子程序中N4行的#1不是同一个变量，子程序不会接收到40这个值。怎么办呢？

局部变量的参数传递，是在宏调用指令后面添加参数的方法来传递的。上面的程序中，把N1行去掉，把N2行改成如下形式即可：

N2 M98 P401 B40

比较一下，可知多了个B40，其中B代表#1，紧跟的数字40代表#1的值是40。这样就把参数40传给了子程序%401中的#1。更一般地，我们用G65来调用宏子程序（称宏调用）。

G65指令：

G65是专门用来进行宏子程序调用的，但在华中数控系统里面，G65和M98功能相同，可以互换。

宏子程序调用指令G65的格式：

G65 P__ L__ A__ B__ … Z__

P 子程序号

L 调用次数

A~Z 参数，每个字母与一个局部变量号对应。A对应#0，B对应#1，C对应#2，D对应#3，……如A20，即#0=20；，即#1=；其余类推。换句话说，如果要把数50传给变量#17，则写R50。

G65代码在调用宏子程序时，系统会将当前程序段各字母(A~Z共26个，如果没有定义则为零)后跟的数值对应传到宏子程序中的局部变量#0-#25 。下面列出了宏调用时，参数字母与变量号的对应关系：

要注意，由于字母G、P、L等已被宏调用命令、子程序号和调用次数占用，所以不能再用来传递其它任意数据。传进去的是，G65即#6=65，P401即#15=401（子程序号），L2即#11=2。为了便于参数传递，编写子程序时要避免用#6、

#15、#11等变量号来接收数据，但这些变量号可以用在子程序中作为内部计算的中间变量暂存数据。

另外，G65代码在调用宏子程序时，还会把当前九个轴的绝对位置(工件绝对坐标)传入局部变量#30~#38。#30~#38与轴名的对应关系由机床制造厂家规定，通常#30为X轴，#31为Y轴，#32为Z轴。固定循环指令初始平面Z 模态值也

会传给变量#26。通过#30~#38可以轻易得到进入子程序时的轴坐标位置，这在程序流程控制中是很有用的。

5．系列零件加工

所谓系列零件加工，是指不同规格的零件，形状基本相同，加工过程也相同，只是尺寸数据不一样，利用宏程序就可以编写出一个通用的加工程序来。例1 切槽宏子程序。

%8002

G92X90 Z30

M98 P8001 U10 V50 A20 B40 C3 ;UVABC对应尺寸变量见下图

G00 X90

Z30

M30

%8001 ;子程序

G00 Z[-#20] ;切刀Z向定位

X[#1+5] ;接近工件,留5毫米距离

#10=#2 ;#10已切宽度+#2

WHILE #10 LT #21 ;够切一刀?

G00 Z[-#20-#10] ;Z向定位

G01 X[#0] ;切到要求深度

G00X[#1+5] ;X退刀到工件外

#10=#10+#2-1 ;修改#10

ENDW

G00 Z[-#21-#20] ;切最后一刀

G01X[#0]

G00X[#1+5]

M99

例2 根据下面系列零件的图形，编辑精加工轮廓及切断的程序。轮廓加工用外圆车刀、切断用切断刀（刀位点在右刀尖）。工件零点设在右端面。

;工件1主程序：

%1000

M03 S600 T0101

M98 P1001 A8B10C24D20E5F40

T0202

M98 P1002 C24F40

M30

;工件2主程序：

%2000

M03 S600 T0101

M98 P1001 A10B15C28D24E7F50

T0202

M98 P1002 C28F50

M30

;轮廓加工子程序

%1001

G00X0Z3

G01Z0F100

G03X[2*#0]Z[#0]R[#0]

G01X[#2]

W[-#4]

#10= #1- [#2-#3]/2

#11=SQRT[#1*#1-#10*#10]

G02X[#2]W[-2*#11]R[#1]

G01Z[-#5]

U2

G00X[#2+50]Z100

M99

;切断子程序

%1002

G00X[#2+2]Z[-#5]

G00X[#2+50]

Z100

M99

6．高级参考

在子程序中，可能会改变系统模

态值。例如，主程序中的是绝对编程

（G90），而子程序中用的是相对编程

（G91），如果调用了这个子程序，主

程序的模态就会受到影响。当然，对

于简单的程序，你可以在子程序返回

后再加一条G90指令变回绝对编程。但

是，如果编写的子程序不是你自己

用，别人又不知道你改变了系统模态

值，直接调用就有可能出问题。有没

有办法，使子程序不影响主程序的模

态值呢？简单的办法就是，进入子程序后首先把子程序会影响到的所有模态用局部变量保存起来，然后再往后执行，并且在子程序返回时恢复保存的模态值。看下面的例子

例

%102

;不管原来是什么状态，先记录下来

#45=#1162 ; 记录第12 组模态码#1162 是G61 或G64?

#46=#1163 ; 记录第13 组模态码#1163 是G90 或G91?

;现在可以改变已记录过的模态

G91 G64 ;用相对编程G91 及连续插补方式G64

…… ;这里是其它程序

;子程序结束前恢复记录值

G[#45] G[#46] ;恢复第12 组13 组模态M99

由此可见，系统变量虽然是不能直接改写的，但并不是不能改变的。系统模态值是可以被指令改变的。

固定循环也是用宏程序实现的，而且固定循环中它改变了系统模态值，只是在固定循环子程序中采用了保护措施，在固定循环宏子程序返回时，恢复了它影响过的系统模态，所以外表看它对系统模态没有影响。这可以通过分析系统提供的固定循环宏程序看出来。