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摘要：以椭圆加工，等速螺线凸轮轮廓曲线的加工，菱形均布的网格孔系的加工为例，阐述了R参数编程在数控加工中的应用。
关键词：R参数编程 非圆曲线
SIEMENS数控系统是目前我国数控机床上采用较多的数控系统之一，为了提高程序的灵活性和适应性，除提供了众多的系统功能外，系统还为用户提供了与FANUC系统中的“用户宏程序”编程功能相似的参数编程功能，对数控系统功能进行进一步的扩展，通过对R参数进行赋值、运算等处理，使程序实现一些有规律变化的动作，从而实现非圆曲线轮廓的加工，以及由直线、圆弧、非圆曲线作为母线形成的空间曲面的加工。此外，将R参数与上述固定循环功能指令和坐标变换功能指令结合使用，还可以达到进一步简化编程的效果。
1 参数编程基本知识
SIEMENS系统中的参数编程与FANUC系统中的“用户宏程序”编程功能相似，SIEMENS系统中的R参数就相当于用户宏程序中的变量。同样，在SIEMENS系统中，可以通过对R参数进行赋值、运算等处理，从而使程序实现一些有规律变化的动作，从而提高编程的灵活性和适用性。
1.1 R参数 R参数的表示：R参数由地址符R与若干位（通常为3位）数字组成。
例如R1、R20、R100
1.2 赋值方式 除地址符N、G、L外，R参数可以用来代替其它任何地址符后的数值。为程序的地址字赋值时，在地址字之后应使用“=”，这一点与FANUC系统的宏程序编写格式有所不同。
例：G01 X=R2 Z=R5 F100
当R2=20.0，R5=5.0，上式即表示G01 X20.0 Z5.0 F100；
1.3 计算参数种类 SIEMENS系统宏程序应用的计算参数如下：R0～R99——自由参数，可以在程序中自由使用；R100～R249——加工循环传递参数（如程序中没有使用加工循环，这部分参数可自由使用）；R250～R299——加工循环内部计算参数（如程序中没有使用加工循环，这部分参数可自由使用）。
1.4 控制指令 控制指令主要有：IF条件表达式GOTOF标号；IF条件表达式GOTOB标号。
说明：IF——如果满足条件，跳转到标号处；如果不满足条件，执行下一条指令；GOTOF——向前跳转；GOTOB——向后跳转；标号——目标程序段的标记符，必须要由2～8个字母或数字组成，其中开始两个符号必须是字母或下划线。标记符必须位于程序段首；如果程序段有顺序号字，标记符必须紧跟顺序号字；标记符后面必须为冒号。
常用的比较运算符见表1。
例如，IF R1>R2 GOTOB MA1；
条件表达式为单一比较式，如果R1大于R2，那么跳跃到MA1。
例如：IF R1>=R2+R3*31 GOTOF MA1；此处的条件形式为复合形式。
2 参数编程加工实例
例1：R参数用于椭圆加工。数控加工中把除直线与圆弧之外可以用数学方程式表达的平面轮廓曲线，称为非圆曲线。零件上常见的非圆曲线有二次曲线（椭圆、双曲线、抛物线），圆的渐开线、摆线，螺旋线，函数曲线（正弦、余弦、正切、余切曲线等）等。在不具备非圆曲线插补功能的数控系统中加工这类曲线，常用直线或圆弧逼近的数学方法来处理。这时，需要计算出相邻二逼近直线或圆弧的节点坐标。数控编程中，将这些不断变化的节点坐标设为变量，在SIEMENS系统中变量用R参数表示。如图1所示，试用参数编程的方法编写椭圆加工程序。
2.1 编程思路：本例编程时，采用直线进行拟合其精加工轮廓，以椭圆短半轴X作为自变量，椭圆长半轴Z作为应变量。编程时采用调用子程序的方式进行循环加工，直到将其轮廓精加工完毕。
2.2 加工参考程序如下：
S001.MPF；(主程序)
T1D1；
G90G54S600M3；
G0X37.Z2.；
L10；
G0X100.Z100.；
M5；
M30；
L10.SPF；(子程序)
R10=6.；(X轴退刀量)
R11=0.1；(加工步距)
MA3:G0X50.Z16.5；
R1=40.；(椭圆长半轴)
R2=24.；(椭圆短半轴)
R3=22.；(R3为X轴变量，起点R3=22).
R4=24.；(X轴中止)
MA1: R8=SQRT(1-R3*R3/R2*R2)；
R5=R1*R8；(任意点Z值)
R6=2*R3+R10；(任意点X值(已加让刀量)
G1 X=R6 Z=R5 F0.2；(直线移动)
R3=R3-R11；(变换动点)
IF R3<=R4 GOTO MA1；(终点判别)
R3=24.；( R3为X轴变量，起点R3=22)
R4=15.；(X轴中止)MA2: R8=SQRT(1-R3*R3/R2*R2)；
R5=R1*R8；(任意点Z值)
R6=2*R3+R10；(任意点X值(已加让刀量)
G1 X=R6 Z=-R5 F0.2；(直线移动)
R3=R3-R11；(变换动点)
IF R3＞=R4 GOTO MA2 ；(终点判别)
G0X50.；(抬刀)
Z16.5；(退刀至切削起点)
R10=R10-1.；(X向让刀量递减)
IF R10>=0 GOTO MA3；(进行X向让刀量判别，当R10<0时结束加工)
G0X50.
Z16.5；
M17；
例:2：用R参数编写如图2等速螺线凸轮轮廓加工程序，该曲线的极坐标方程为：
编程思路：根据曲线方程的形式，编程中宜采用极坐标方式指定节点的坐标值，即以极坐标半径和极坐标角度来确定点的位置。以上半段为例，以凸轮转角θ为自变量，将凸轮曲线按角度分为180段，用直线段拟合该曲线，相邻二逼近直线的节点坐标中，极坐标角度增量为1°，极坐标半径ρ由公式ρ=40+20/180*θ计算得出，加工程序如下：
AB01．MPF；
…
G111 X0 Y0；（设定极坐标系原点，极坐标生效）
R1=0；（轮廓起始点极坐标角度初值）
R2=40；（极坐标半径初值）
R3=180；（上半段曲线角度终值，下半段起始值）
R4=60；（上半段极坐标半径终值，下半段起始值）
MA1：G42 G01 AP=R1 RP=R2 F100；
R1=R1+1；（角度值以1°递增）
R2=40+20/180*R1；（计算终点的极坐标半径）
IF R1＜＝R3 GOTOB MA1；（循环加工上半段）
MA2：G01 AP=R3 RP=R4；
R3=R3+1；（角度值以1°递增）
R4=40+20/180*（360－R3）；（计算终点的极坐标半径）
IF R3＜= 360 GOTOB MA2；（循环加工下半段）
G40 G01 X70 Y0；
例3：R参数在直线均布孔系样式循环中的应用
指令格式：HOLES1（SPCA，SPCO，STA1，FDIS，DBH，NUM）；
直线均布孔系样式循环用于加工直线均布孔，在加工时首先要用MCALL指令以模态方式调用单个孔加工循环，再根据孔的分布情况设定直线均布孔循环的各项参数，最后用MCALL取消循环。循环参数可以设置为变量，通过调用循环及进行简单的变量运算，可加工矩形均布或菱形均布的网格孔。
例：试用R参数及钻孔样式循环编写如图3所示菱形均布网格孔系的加工程序，孔加工循环采用CYCLE81，通孔深为20mm。
编程思路：建立如图工件坐标系，根据循环指令中各参数的定义设定各项参数：排孔参考起始点的横坐标SPCA=0；四排孔参考起始点的纵坐标SPCO设为变量R1，R1的初值为0，终值为45，递增量为15；排孔的中心连线与横坐标的夹角STA1=－15；第一个孔到参考起始点的距离FDIS=0；孔间距DBH=15；每排孔数NUM=6。
AB02．MPF;
…
R1=0；（参考起始点的纵坐标SPCO设为变量，赋初值）
MCALL CYCLE81（10，0，3，-25）；（模态调用单个孔加工循环）
MA1：HOLES1（0，R1，-15，0，15，6）；（调用孔加工样式循环，设定各参数）
R1=R1+15；（SPCO的递增量为15）
IF R1＜＝45 GOTOB MA1；（条件判别，SPCO值大于45时，循环结束）
MCALL；（取消孔加工循环的模态调用）
…
3 结束语
R参数编程功能是SIEMENS系统制造厂家为用户提供的在数控系统平台上进行二次开发的工具，使用户可以对数控系统进行一定的功能扩展。尽管相比较其他同档次的数控系统而言，SIEMENS系统所提供的软件功能已相当强大，但R参数编程仍有很广阔的应用天地，有待于编程人员不断的去做进一步的探索和发现。
参考文献：
[1]沈建峰.数控机床编程与操作（数控铣床、加工中心分册）[Ｍ].北京.中国劳动社会保障出版社，2005.
[2]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].北京.机械工业出版社，2006．
[3]德国SINUMERIK840D/810D数控系统编程和操作说明书．
作者简介：黄胜银（1980-），男，河南商丘人，商丘工学院专职教师，助教，主要从事方向：数控机床操作及编程。
关键词：R参数编程 非圆曲线
SIEMENS数控系统是目前我国数控机床上采用较多的数控系统之一，为了提高程序的灵活性和适应性，除提供了众多的系统功能外，系统还为用户提供了与FANUC系统中的“用户宏程序”编程功能相似的参数编程功能，对数控系统功能进行进一步的扩展，通过对R参数进行赋值、运算等处理，使程序实现一些有规律变化的动作，从而实现非圆曲线轮廓的加工，以及由直线、圆弧、非圆曲线作为母线形成的空间曲面的加工。此外，将R参数与上述固定循环功能指令和坐标变换功能指令结合使用，还可以达到进一步简化编程的效果。
1 参数编程基本知识
SIEMENS系统中的参数编程与FANUC系统中的“用户宏程序”编程功能相似，SIEMENS系统中的R参数就相当于用户宏程序中的变量。同样，在SIEMENS系统中，可以通过对R参数进行赋值、运算等处理，从而使程序实现一些有规律变化的动作，从而提高编程的灵活性和适用性。
1.1 R参数 R参数的表示：R参数由地址符R与若干位（通常为3位）数字组成。
例如R1、R20、R100
1.2 赋值方式 除地址符N、G、L外，R参数可以用来代替其它任何地址符后的数值。为程序的地址字赋值时，在地址字之后应使用“=”，这一点与FANUC系统的宏程序编写格式有所不同。
例：G01 X=R2 Z=R5 F100
当R2=20.0，R5=5.0，上式即表示G01 X20.0 Z5.0 F100；
1.3 计算参数种类 SIEMENS系统宏程序应用的计算参数如下：R0～R99——自由参数，可以在程序中自由使用；R100～R249——加工循环传递参数（如程序中没有使用加工循环，这部分参数可自由使用）；R250～R299——加工循环内部计算参数（如程序中没有使用加工循环，这部分参数可自由使用）。
1.4 控制指令 控制指令主要有：IF条件表达式GOTOF标号；IF条件表达式GOTOB标号。
说明：IF——如果满足条件，跳转到标号处；如果不满足条件，执行下一条指令；GOTOF——向前跳转；GOTOB——向后跳转；标号——目标程序段的标记符，必须要由2～8个字母或数字组成，其中开始两个符号必须是字母或下划线。标记符必须位于程序段首；如果程序段有顺序号字，标记符必须紧跟顺序号字；标记符后面必须为冒号。
常用的比较运算符见表1。
例如，IF R1>R2 GOTOB MA1；
条件表达式为单一比较式，如果R1大于R2，那么跳跃到MA1。
例如：IF R1>=R2+R3*31 GOTOF MA1；此处的条件形式为复合形式。
2 参数编程加工实例
例1：R参数用于椭圆加工。数控加工中把除直线与圆弧之外可以用数学方程式表达的平面轮廓曲线，称为非圆曲线。零件上常见的非圆曲线有二次曲线（椭圆、双曲线、抛物线），圆的渐开线、摆线，螺旋线，函数曲线（正弦、余弦、正切、余切曲线等）等。在不具备非圆曲线插补功能的数控系统中加工这类曲线，常用直线或圆弧逼近的数学方法来处理。这时，需要计算出相邻二逼近直线或圆弧的节点坐标。数控编程中，将这些不断变化的节点坐标设为变量，在SIEMENS系统中变量用R参数表示。如图1所示，试用参数编程的方法编写椭圆加工程序。
2.1 编程思路：本例编程时，采用直线进行拟合其精加工轮廓，以椭圆短半轴X作为自变量，椭圆长半轴Z作为应变量。编程时采用调用子程序的方式进行循环加工，直到将其轮廓精加工完毕。
2.2 加工参考程序如下：
S001.MPF；(主程序)
T1D1；
G90G54S600M3；
G0X37.Z2.；
L10；
G0X100.Z100.；
M5；
M30；
L10.SPF；(子程序)
R10=6.；(X轴退刀量)
R11=0.1；(加工步距)
MA3:G0X50.Z16.5；
R1=40.；(椭圆长半轴)
R2=24.；(椭圆短半轴)
R3=22.；(R3为X轴变量，起点R3=22).
R4=24.；(X轴中止)
MA1: R8=SQRT(1-R3*R3/R2*R2)；
R5=R1*R8；(任意点Z值)
R6=2*R3+R10；(任意点X值(已加让刀量)
G1 X=R6 Z=R5 F0.2；(直线移动)
R3=R3-R11；(变换动点)
IF R3<=R4 GOTO MA1；(终点判别)
R3=24.；( R3为X轴变量，起点R3=22)
R4=15.；(X轴中止)MA2: R8=SQRT(1-R3*R3/R2*R2)；
R5=R1*R8；(任意点Z值)
R6=2*R3+R10；(任意点X值(已加让刀量)
G1 X=R6 Z=-R5 F0.2；(直线移动)
R3=R3-R11；(变换动点)
IF R3＞=R4 GOTO MA2 ；(终点判别)
G0X50.；(抬刀)
Z16.5；(退刀至切削起点)
R10=R10-1.；(X向让刀量递减)
IF R10>=0 GOTO MA3；(进行X向让刀量判别，当R10<0时结束加工)
G0X50.
Z16.5；
M17；
例:2：用R参数编写如图2等速螺线凸轮轮廓加工程序，该曲线的极坐标方程为：
编程思路：根据曲线方程的形式，编程中宜采用极坐标方式指定节点的坐标值，即以极坐标半径和极坐标角度来确定点的位置。以上半段为例，以凸轮转角θ为自变量，将凸轮曲线按角度分为180段，用直线段拟合该曲线，相邻二逼近直线的节点坐标中，极坐标角度增量为1°，极坐标半径ρ由公式ρ=40+20/180*θ计算得出，加工程序如下：
AB01．MPF；
…
G111 X0 Y0；（设定极坐标系原点，极坐标生效）
R1=0；（轮廓起始点极坐标角度初值）
R2=40；（极坐标半径初值）
R3=180；（上半段曲线角度终值，下半段起始值）
R4=60；（上半段极坐标半径终值，下半段起始值）
MA1：G42 G01 AP=R1 RP=R2 F100；
R1=R1+1；（角度值以1°递增）
R2=40+20/180*R1；（计算终点的极坐标半径）
IF R1＜＝R3 GOTOB MA1；（循环加工上半段）
MA2：G01 AP=R3 RP=R4；
R3=R3+1；（角度值以1°递增）
R4=40+20/180*（360－R3）；（计算终点的极坐标半径）
IF R3＜= 360 GOTOB MA2；（循环加工下半段）
G40 G01 X70 Y0；
例3：R参数在直线均布孔系样式循环中的应用
指令格式：HOLES1（SPCA，SPCO，STA1，FDIS，DBH，NUM）；
直线均布孔系样式循环用于加工直线均布孔，在加工时首先要用MCALL指令以模态方式调用单个孔加工循环，再根据孔的分布情况设定直线均布孔循环的各项参数，最后用MCALL取消循环。循环参数可以设置为变量，通过调用循环及进行简单的变量运算，可加工矩形均布或菱形均布的网格孔。
例：试用R参数及钻孔样式循环编写如图3所示菱形均布网格孔系的加工程序，孔加工循环采用CYCLE81，通孔深为20mm。
编程思路：建立如图工件坐标系，根据循环指令中各参数的定义设定各项参数：排孔参考起始点的横坐标SPCA=0；四排孔参考起始点的纵坐标SPCO设为变量R1，R1的初值为0，终值为45，递增量为15；排孔的中心连线与横坐标的夹角STA1=－15；第一个孔到参考起始点的距离FDIS=0；孔间距DBH=15；每排孔数NUM=6。
AB02．MPF;
…
R1=0；（参考起始点的纵坐标SPCO设为变量，赋初值）
MCALL CYCLE81（10，0，3，-25）；（模态调用单个孔加工循环）
MA1：HOLES1（0，R1，-15，0，15，6）；（调用孔加工样式循环，设定各参数）
R1=R1+15；（SPCO的递增量为15）
IF R1＜＝45 GOTOB MA1；（条件判别，SPCO值大于45时，循环结束）
MCALL；（取消孔加工循环的模态调用）
…
3 结束语
R参数编程功能是SIEMENS系统制造厂家为用户提供的在数控系统平台上进行二次开发的工具，使用户可以对数控系统进行一定的功能扩展。尽管相比较其他同档次的数控系统而言，SIEMENS系统所提供的软件功能已相当强大，但R参数编程仍有很广阔的应用天地，有待于编程人员不断的去做进一步的探索和发现。
参考文献：
[1]沈建峰.数控机床编程与操作（数控铣床、加工中心分册）[Ｍ].北京.中国劳动社会保障出版社，2005.
[2]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].北京.机械工业出版社，2006．
[3]德国SINUMERIK840D/810D数控系统编程和操作说明书．
作者简介：黄胜银（1980-），男，河南商丘人，商丘工学院专职教师，助教，主要从事方向：数控机床操作及编程。