隨著現(xiàn)代制造技術、數(shù)控技術的發(fā)展，以及數(shù)控機床的曰益普及，數(shù)控加工技術存我同得到了廣泛的應用。在CAD／CAM軟件普及應用的今天，手工編程的應用空間目趨縮小，但是宏程序有其自身的特點，是CAD／CAM軟件編程不可替代的。以日本為例，日本機械行業(yè)的自動化、數(shù)控化、智能化水平高于中同，以CAD／CAM軟件應用也很普遍，但是日本行沒有因此而忽略和削弱對宏程序的運用。但在我同就宏程序應 情況而言，沒有達到人們期望的應用廣度和應用效果，本文通過對FANUC 0i系統(tǒng)宏程序 用為例，對宏程序編程的技術特點進行分析及歸納總結，希望為宏程序的應用及推廣起到一定的借鑒作用。

1、宏程序的應用現(xiàn)狀

　　眾昕周知，我同目前被譽為“世界工廠”、“制造人國”，我國制造上業(yè)存飛速發(fā)展的同時，與世界制造業(yè)先進水平的差距也在不斷縮小。在我同，六成以上數(shù)控銑床(加工中心)都是應用在模具行業(yè)，由于模具加工的特殊性和‘些非技術性原因，CAD／CAM軟件的應用由來己久，且日趨成熟，從規(guī)模較大的各種企業(yè)，到那些僅有2～5臺數(shù)控銑床或加工中心的“數(shù)控加工店”，隨處可見UG、Cimatron、MasterCAM、PowerMILL等世界知名CAD／CAM軟件的身影。

2、宏程序與普通程序的對比

　　通常所講的數(shù)控指令是指ISO代碼指令編程，即每個代碼的功能是固定的，由系統(tǒng)生產廠家開發(fā)，使用者只需(只能)按照規(guī)定編程即可。但有時候這些指令滿足不了用戶的需要，系統(tǒng)因此提供了用戶宏程序功能，使用戶可以對數(shù)控系統(tǒng)進行一定的功能擴展，實際上是數(shù)控系統(tǒng)對用戶的開放，也可視為用戶利用數(shù)控系統(tǒng)提供的工具，在數(shù)控系統(tǒng)的平臺上進行二次開發(fā)，當然這 的開放和開發(fā)都是有條件和有限制的。

　　用戶宏程序與普通程序存在一定的區(qū)別，認識和了解這些區(qū)別，將有助于宏程序的學習理解和掌握運用。

3、機械零件的數(shù)控加工技術特點

　　常見的機械零件形狀大多都是由各種凸臺、凹槽、圓孔、斜平面、回轉面等組成，很少包含不規(guī)則的復雜曲面，構成其的幾何因素無外乎點、直線、圓弧，各種二次圓錐曲線(橢圓、拋物線、雙曲線)，以及一些漸開線(常用于齒輪等)，這些都可以用三角函數(shù)、解析幾何等數(shù)學公式進行表達。除此之外，機械零件的數(shù)控加工還有如下特點:

　　(1)反復修改參數(shù)，調整最優(yōu)化的切削狀態(tài);

　　(2)可用邏輯嚴密的數(shù)學表達;

　　(3)存在變螺距螺紋的加工、錐度螺紋的加工和深孔鉆加工等疑難加工問題。

4、宏程序與CAD/CAM軟件生成程序的加工性能對比

　　宏程序的合理應用，一方面要求編程者具有相應的工藝知識和經驗，即確定合理的刀具、走刀路線和切削用量等;另一方面也要求編程者其有相應的數(shù)學知識，即通過嚴密的數(shù)學語言配合標準的格式語句表達出編程意圖。任何零件的數(shù)控加工只要能夠用嚴密的邏輯數(shù)學表達出來，就能應用宏程序進行程序編制，且程序篇幅都比較精煉，便于數(shù)控機床的存儲及隨時調用。

　　在應用宏程序進行數(shù)控編程加工過程中以下兩方面優(yōu)勢是不難發(fā)現(xiàn)。一方面，宏程序短小精悍，即使是最廉價的機床數(shù)控系統(tǒng)，其內部程序存儲空間也會有10KB左右(FANUC 0i系統(tǒng)的標準配置一般為128KB或256KB)，完全容納得下任何復雜的宏程序，因此根本無須考慮機床與外部電腦的傳輸速度對實際加工速度的影響。另一方面，為了描述加工運動軌跡，宏程序必然會最大限度地使用數(shù)控系統(tǒng)內部的各種指令代碼，例如圓弧插補或螺旋插補指令等。在執(zhí)行宏程序時，數(shù)控系統(tǒng)可以直接識別這些指令進行插補運算，且運算速度極快，再加上伺服電動機和機床的迅速響應，使得加工效率極高。

　　而對于CAD/CAM軟件生成的程序，情況則要復雜的多。

　　首先，CAD/CAM軟件生成的刀路軌跡生成不夠優(yōu)化合理。在CAD/CAM軟件中，生成刀路軌跡的實質就是在允許的誤差值范圍內沿每條路徑用直線去逼近曲面的過程。這樣任意曲面自然都能對付，而且也是完全合理的做法，但是在加工規(guī)則曲面(如球面)時，工藝上就出現(xiàn)廠‘些問題，由于CAD/CAM軟件構造曲面的底層數(shù)學模型所限，也由于CAD/CAM軟件對曲面生成刀具軌跡的逼近原理所限，在執(zhí)行事實上真正的整圓或圓弧軌跡時，軟件無法智能地判斷這里是“真正的整圓或圓弧”，生成的程序并不是G02/G03指令，而是G01逐點逼近形成的“圓”?？梢韵胂駷闉檎齨邊形去逼近個圓，只不過這個“n”非常巨大而已。

　　其次,CAD/CAM軟件生成的程序代碼冗長給傳輸加工帶來不便。由于CAD/C八M軟件生成的刀路軌跡生成不夠優(yōu)化，導致程序代碼冗長。如果通過RS-2321的串口通信來實現(xiàn)DNC在線加工,程序傳輸速率往往跟不仁機床的節(jié)拍，在實際加工中「.丁以看到機床的進給運動有明顯的斷續(xù)、遲滯，對于FANUC系統(tǒng)，即使打開DNC緩沖，或設置G51.1參數(shù)，也難以有大的改觀。

　　最后，CAD/CAM軟件生成的程序很難提高。在實際加工過程中，宏程序執(zhí)行進給速度F=2000mm/min，都可以保持非常均勻、快速而且平穩(wěn)的螺旋運動，但是通過CAD/CAM軟件生成的程序，即使通過使用外部用戶功能生成相似的刀具軌跡，但刀具軌跡是根據(jù)給定的誤差值用G01逐段 逼近的實現(xiàn)，機床運行的實際速度也上不去，當進給速度小于600mm/min時還不明顯，如果F設定為1000mm/min左右，就可以看到機床在明顯的顫抖，例如MasterCAM在后置處理的環(huán)節(jié)中，允許使用者設定最最小半徑值最大半徑值生成G02/G03命令，其實就是G02／G03術逼近相鄰的若干段直線段，以達到減少程序字節(jié)，提高機床實際運行速度的目的，這樣雖然有了較大的改善， 但不能從根本上解決問題。由此可見，在后置處理上做文章有一個根本的弊端，它并沒有改變或優(yōu)化刀具軌跡本身， 是增加一個“二次逼近”的計算過程，必然會導致額外的誤差累積，也不可能從根本仁解決問題。

5、結語

　　綜合所述，宏程少獷有其獨特的特點，是CAD/CAM軟件不可完全取代的，在CAD/CAM軟件普及應用的今天，并非“無用武之地”，因此進行宏程序的應用性研究是非常必要的。