FANUC系统中的子程序嵌套及特殊用法

1.子程序编程

（1）子程序的概念

1）子程序的定义。机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种。主程序是一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分。它与被加工零件或加工要求一一对应，不同的零件或不同的加工要求，都有唯一的主程序。

在编制加工程序中，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这个典型的加工程序可以做成固定程序，并单独加以命名，这组程序段就称为子程序。

提示：

子程序一般都不可以作为独立的加工程序使用，它只能通过主程序进行调用，实现加工中的局部动作。子程序执行结束后，能自动返回到调用它的主程序中。

2）子程序的嵌套。为了进一步简化加工程序，可以允许其子程序再调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。

▲子程序的嵌套

（2）子程序的调用

1）子程序的格式。在大多数数控系统中，子程序与主程序并无本质区别。子程序和主程序在程序号与程序内容方面基本相同，仅结束标记不同。主程序用M02或M30表示其结束，而子程序在FANUC系统中则用M99表示结束，并实现自动返回主程序功能。

2）子程序的调用。在FANUC0i数控系统中，子程序的调用可通过辅助功能指令M98进行，同时在调用格式中将子程序的程序号地址改为P，其常用的子程序调用格式有两种：

格式一：M98 P×××× L××××；

其中，地址符P后面的四位数为子程序号，地址L后面的数字表示重复子程序的次数，子程序号与调用次数前的0可省略不写。如果子程序只调用一次，则地址L与其后和数字均可省略。

格式二：M98 P××××××××；

地址P后面八位数字中，前四位表示调用次数，后四位表示子程序号，采用这种格式时，调用次数前的0可省略不写，但子程序号前的0不可省略。

提示：

在同一数控系统中，子程序的两种格式不能混合使用。

3）子程序调用的特殊用法。其特殊用法如下：

①子程序返回到主程序中的某一程序段。如果在子程序的返回指令中加上Pn指令，则子程序在返回主程序时，将返回到主程序中程序段段号为n的那个程序段，而不直接返回主程序。

②自动返回到程序开始段。如果在主程序中执行M99，则程序将返回到主程序的开始程序段并继续执行主程序。也可以在主程序中插入M99Pn，用于返回到指定的程序段。为了能够执行后面的程序，通常在该指令前加“/”，以便在不需要返回执行时，跳过该程序段。

③强制改变子程序重复执行的次数。用M99 L××指令可强制改变子程序重复执行的次数.其中L××表示子程序调用的次数。

2.手工编程中的数值计算

根据零件图样，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算数控系统所需输入的数据，称为数控加工的数值计算。

（1）基点、节点的概念

1）基点的概念。一个零件的轮廓往往是由许多不同的几何元素组成，如直线、圆弧、二次曲线以及其他公式曲线等。构成零件轮廓的这些不同几何元素的连接点称为基点，如图中的A、B、C、D、E和F等点都是该零件轮廓上的基点。显然，相邻基点间只能是一个几何元素。

▲零件轮廓中的基点

▲零件轮廓中节点

2）节点的概念。当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的编制工作中，常常需要用直线或圆弧去近似代替非圆曲线，称为拟合处理。拟合线段的交点或切点就称为节点。如图中的P₁、P₂、P₃、P₄、P₅等点为直线拟合非圆曲线时的节点。

（2）基点的计算方法 常用基点的计算方法有列方程求解法、三角函数法、CAD绘图求解法等。

1）列方程求解法。由于基点计算主要内容为直线和圆弧的端点、交点、切点的计算，因此列方程求解法中用到的直线和圆弧方程如下：

直线方程一般形式为

Ax+By+C=0

式中 A、B、C——任意实数，并且A、B不能同时为零。

直线方程的标准形式为

y=kx+b

式中 k——直线斜率，即倾斜角的正切值；

b——直线在Y轴上的截距。

圆的标准方程为(www.xing528.com)

（x-a）2+（y-b）2=R²

式中 a、b——圆心的横、纵坐标；

R——圆的半径。

圆的一般方程为

x²+y²+Dx+Ey+F=0

式中 D——常数，并等于-2a，a为圆心的横坐标；

E——常数，并等于-2b，b为圆心的纵坐标；

F——常数，并等于a²+b²-R²，其圆半径。

2）三角函数计算法。三角函数计算法简称三角计算法。在手工编程里，是进行数学处理应掌握的重点方法之一。三角函数计算法常用的三角函数定理的表达式如下。

正弦定理：

余弦定理：

式中 a、b、c——分别为角A、B、C所对边的边长；

R——三角形外接圆半径。

3）CAD绘图分析法。采用CAD绘图分析法可以避免大量复杂的人工计算，操作方便，基点分析精度高，出错概率小。

采用CAD绘图来分析基点与节点坐标时，首先应学会CAD软件的使用方法，然后用该软件绘制出零件二维零件图并标出相应尺寸（通常是基点与工件坐标系原点间的尺寸），最后根据坐标系的方向及所标注的尺寸确定基点的坐标。采用这种方法分析基点坐标时，要注意以下几方面的问题：

①绘图要细致认真，不能出错。

②图形绘制时应严格按1∶1的比例进行。

③尺寸标注的精度单位要设置正确，通常为小数点后三位。

④标注尺寸时找点要精确，不能捕捉到无关的点上去。

练一练：

在数控车床上完成如下图所示的工件的编程与加工（只加工右端外轮廓）。

（1）图样与工艺分析

1）零件毛坯为棒料，不需调头进行加工，因只要求加工右端标轮廓，不需进行切断。

2）该零件坐标原点选为零件右端面与轴线的交点O。

▲坐标原点的选择

▲车刀的安装

3）将外圆车刀装夹分别装夹在1、2号刀位，切断刀装夹在3号刀位上。并采用固定点换刀方式，换刀点为R点，坐标（100，100）。

4）工艺路线：用G71循环粗车各外形轮廓→G70循环精车各轮廓→子程序加工凹接头轮廓。

（2）数控加工工序卡片的填写

▼数控加工工序卡

（3）加工工序与刀具运行轨迹

▼管接头车削加工工序与走刀运动点的坐标

（续）

（续）

（4）加工程序

▼管接头车削加工程序的编制

（续）