CNC數控車床高斯曲線加工（gōng）

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊（shū）曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊（shū）曲線就（jiù）成了機（jī）加人員的新課題（tí）。

從多年的實踐來看，采用（yòng）宏程（chéng）序編程，然後（hòu）在數控車床（chuáng）上車削是較為簡單、經濟（jì）和方便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製（zhì）要求程序員不僅具有豐富（fù）的數學知識，還要熟（shú）悉數控（kòng）車床的編程指令，對於（yú）宏程序更應是（shì）了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序（xù）通（tōng）常采用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常（cháng）用賦值語句和（hé）數學（xué）公式進行編製，易（yì）為大家接受，FANUC0i型數（shù）控係統的宏程序就是（shì）B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係（xì）統宏程序（xù）

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部變量、公共（gòng）變量和（hé）係統（tǒng）變量。空（kōng）變量（liàng）的變量號為（wéi）#0，該變量總為空，沒有值能賦（fù）給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初（chū）始化為空，調用宏程序（xù）時，給局部變量賦值。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程（chéng）序中的意義相同。當斷電時，變（biàn）量#100～#199初始化為（wéi）空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟（diū）失。係統變量的變（biàn）量號為#1000～，係統變量用於讀和（hé）寫CNC的各種（zhǒng）數據（jù），例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用局部變量和公共（gòng）變量，在（zài）引用變量，特（tè）別是公共變量時，為消除變（biàn）量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值（zhí）後（hòu）再（zài）引（yǐn）用。

宏程序是用戶（hù）實現機（jī）床功能擴展的一種（zhǒng）方（fāng）法。在宏程序中可以使用（yòng）變量，給變量賦值，變量間可進（jìn）行運算和程序（xù）跳轉。此外，宏程序（xù）還提供了循環語句、分支語句和子程（chéng）序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應用宏（hóng）程序指令編製出簡潔（jié）合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工效（xiào）率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線（xiàn）在直角坐標係下的方程是

，其中（zhōng）x是自變量，y是（shì）因變量。但此方程我們還不能直接（jiē）應（yīng）用於數控車床，因為在數控車（chē）床上，坐標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與主軸軸線（xiàn）平行，正方（fāng）向（xiàng）是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的（de）方程轉換為數控（kòng）車床坐標係（xì）下的方程，同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用（yòng）宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替換其中的數（shù）學（xué）符號，變成數（shù）控（kòng）車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）坐標下的方程如（rú）下。

X=140.6/EXP(((z-620)/1339)*((z-620)/1339))+9.358/

EXP(((z+251.5)/351.8)*((z+251.5)/351.8))+24.58/EXP(((z+740.4)/464.1)*((z+740.4)/464.1))

三、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直（zhí）接加工（gōng）直線、圓弧，但並沒有專門（mén）的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲（qǔ）線。在（zài）加工此（cǐ）類曲線（xiàn）時一般采用直線逼近法（fǎ），即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插（chā）補便可完成特（tè）殊曲（qǔ）線的加工。

四、編製（zhì）加工高斯曲線的宏程序

現以（yǐ）一個簡單的零件（jiàn）為（wéi）例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一（yī）段長100mm的（de）高斯曲線（xiàn）外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是（shì）數控坐標下（xià）的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控（kòng）坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用（yòng）#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示（shì）因變量x，則高斯曲（qǔ）線的方程可表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精加工程（chéng）序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初值)N20#102=(#101-620)/1339;

N30#103=(#101+251.5)/351.8;N40#104=(#101+740.4)/464.1;

N50#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104*#104);

N60G01X[2*#105]Z[-#101]F0.2;(直線逼近法（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增一個步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的（de）精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮（lǜ）到（dào）毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪（lún）廓車削，可采用（yòng）G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變量初值)

N80#102=(#101-620)/1339;N90#103=(#101+251.5)/351.8;

N100#104=(#101+740.4)/464.1;

N110#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104*#104);

N120G01X[2*#105]Z[-#101]F0.1S1000;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距（jù）)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應用，手工編程、宏程序應用空間日趨縮小（xiǎo），但是（shì）在某些情況下PC機也無能（néng）為（wéi）力，這就要求我們深挖手（shǒu）工編程，發揮數控機床潛力。