李培

[摘 要]因为宏程序在数控车中的复杂性，教学过程中教师会使用一定的方法简化教学，使学生能够更加高效地掌握。五步编程法将数控车宏程序分解成五个步骤进行教学，极大地便利了教师的教和学生的学。本文将首先介绍五步编程法的概念，详细解说每一步的方法，再介绍在实际数控车宏程序教学中应当如何运用五步编程法。

[关键词]宏程序 数控车 五步编程法 教学方法

中图分类号：G423.075 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0207-01

前言

在数控车床编程中，宏程序编程灵活、高效、快捷。宏程序不仅可以实现象子程序那样，对编制相同加工操作的程序非常有用，还可以完成子程序无法实现的特殊功能，例如：？系列零件加工宏程序、椭圆加工宏程序、抛物线加工宏程序、双曲线加工宏程序等？，宏程序的应用开始变得更加重要。因此在开展数控教学的时候，就更加要注重学生对于宏程序的理解和运用。为了提高学生理解的效率和降低应用的难度，教师开始使用五步编程法进行教学，但是五步编程法作为一种教学方法在实际中的应用仍然需要进一步研究。

一、宏程序五步编程法的概念与意义

1、什么是数控宏程序

简单地说，常用的B类用户宏程序是一种具有计算能力和决策能力的数控程序。宏程序具有如下一些特点：使用了变量或表达式（计算能力），例如：G01X[3+5]有表达式3+5；G00x60F[#1]有变量#1；G01X[50*SIN[3]]有函数运算；使用了程序流程控制（决策能力），例如：IF#3GE9有选择执行命令….ENDIF；WHILE#1LT#4*5 有条件循环命令 …. ENDW。这类宏程序在以FANUC等为代表的数控系统中较为常用。

2、五步编程法的概念及步骤

五步编程法分为五个步骤，是采取了将宏程序的教学分化简化后教与学生的方法。

第一步：首先确定一个实际的变量，这个变量一般来说是参考了实际的图纸进行确定的，这种方式能够确保变量值的准确度。通常一开始确定的变量值都处于坐标系中靠下的部分，采用了一些简单化的方法来完成计算，至于实际的位置，就要依靠五步编程法中的第三步来完成了。

第二步：在确定好了变量值之后，就要带入具体的公式进行详细计算，在计算的时候为了确保最终数字的准确性，也是为了方便复杂计算的顺序编排，通常会采用在步骤前加上具体序号的方式进行区分。

第三步：就要开始对G01进行详细处理，并且还要完成第一步中变量值具体位置的测算、单双两种量的转换、平面坐标的平移。其中单双两方面的转换通常是使用宏程序的编程来进行的。大致是针对驱动器的工作，将第一步中设置好的初始变量进行定义。

第四步：主要工作就是控制自变量的增减，如果增加的多了就会引起较大的误差，但是相对的运行的速度也随之加快，自变量减少则与之相反。

第五步：五步编程法的最后一步就要对整个程序进行一个判定，判定程序是否按照设计运行，期间是否遗漏或者误算，也就是最终的检测。第五步的检测将决定整个程序是否继续运行下去，还是要从头算起。判断主要通过变量有无抵达终点进行，若是成功抵达，那么表示程序正确，可以继续进行，若是没有抵达那么就要通过跳转的语句重新开始进行计算。

3、五步编程法的意义

在数控车的教学过程中，宏程序的地位尤为重要，以至于若是想在数控车方面有长足的发展，就势必要大量掌握宏程序。但是宏程序的学习较为困难，也非常枯燥，学生在学习过程中难以掌握，也难以对宏程序的学习提起兴趣。五步编程法将宏程序拆解开来，将原本复杂的步骤固定下来，成为一种特定形式的公式，这种拆分开的步骤让学生能够更加直观地看到宏程序的每一步应当做什么。五步编程法降低了宏程序教学的难度，让学生能够更加便利地掌握宏程序，也就抵消了一些学生在学习宏程序中因为畏难而造成的紧张情绪，能够具备一定的自信。这种教学模式对于教师来说也是一种助力，教师可以将五步编程法教给学生，让他们先具备了处理宏程序的能力，然后在实践中体会每一步的深意，不用为了学生学习宏程序入门难而担心。但是这也是一种无奈之举，为了防止学生依赖固定公式，教师还是应当帮助学生从思维上理解每一步的含义，不能让学生形成只能使用五步编程法解决问题的僵化思维。

二、五步编程法的应用

1、处理椭圆曲线

在宏程序中有许多曲线，而椭圆形的曲线是其中较为简单的一种，在初期教学中也较为适合学生的理解能力。运用五步编程法处理椭圆形的曲线，首先应当是确定变量，如果是用象限来设定X的数值比较麻烦，此处可以设定Z作为自变量，从难度上来说较为简单，也方便初学者理解，因为若是使用Z，就能够在取值的时候降低数值。取好数值之后参照公式进行计算，然后处理G01，最终进行终点判断。可以说五步编程法在面对具体问题的时候只要做好每一步的工作，一般来说不会发生严重的失误，最后一步的检测也是为了确保准确性。不过在实际使用的过程中还是要注意一些问题。这些问题都是实际应用中会面对的，也是教师在进行五步编程法教学的过程中应当给予学生指引的部分，若是学生只是死记硬背了五步编程法处理问题的步骤，那么在面对这些问题的时候难免会手足无措，进而打击了学习的自信心。

2、 实际应用的问题

在使用五步编程法进行椭圆形曲线的处理时，应当注意降低工件实际进度和编程时选取的差补距离之间的差距，这样能够帮助提高精度。但是相对的，在降低了差距之后，就会大大提高工作量，也就延长了整个程序需要的时间，在面对同一任务的时候就会降低程序的工作效率。而且程序在编辑的时候就应当注意它的适用性，在处理不同的任务时只要更改几个数值即可，否则每变换一次任务目标就要重新进行一次编程，工作效率就会大大降低。还要注意当椭圆形曲线的中心部分和工件轴线发生不重合现象的时候，要偏置了工件的坐标系之后再使用五步编程法，否则最终的结果可能出现谬误。这些问题是比较常见的问题，又是仅限于五步编程法在处理较为简单的椭圆形曲线时出现的问题。可见虽然五步编程法降低了学生学习宏程序的难度，但是在实践运用中还是会遇到许多麻烦，教师在进行五步编程法的教学过程中，应当时刻注意培养学生的实践动手能力，在适当的时间让他们摆脱五步编程法的限制，这样才能将自己的学习技能应用到实践问题的处理中去。

三、程序中变量的确定与注意事项

例如在椭圆程序变量中，赋值是一个重要的环节，因为宏程序是利用许多段微小的直线来逼近轮廓的，取值大了轮廓表面的逼近误差也大。在加工中，变量的赋值可以按粗车和精车来取值。粗加工程序变量的取值应根据预留加工余量的大小来确定，在保证加工不过切的前提下，我们可以选择较大的程序变量，但是也不能过大，变量过大会使精加工余量不均匀或形成过切；精加工时我们主要是保证工件的质量，为使工件的几何形状达到要求，需要减少拟合的误差，因此我们应该选择一个较小的程序变量。

结束语

五步编程法通过确定变量、代入公式、处理G01、增减自变量、终点判断的方式将复杂的宏程序拆解开来，有效降低了宏程序教学的难度，也给学生提高了自信。本文中以简单的椭圆曲线的处理讲述了五步编程法每个步骤的具体应用，同时也着重点出了在实践运用中学生会遇到的一些问题，并且也点明了学生不可依赖五步编程法的重要性。

参考文献

[1] 张运强穆瑞著.FANUC数控系统宏程序编程方法、技巧与实例.北京.机械工业出版社.2011年8月.第一版.

[2] 杜江高俊川孙道恒.宏程序在数控车削二次曲线中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化.2011年04期：92-93.

[3] 刘德生任务驱动法在中职《数控车宏程序》一体化教学中的有效应用[A].2015年4月现代教育教学探索学术交流会论文集[C].2015：101-103.