​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工

隨著（zhe）新產品研製的發展，許多新產品的形（xíng）狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲線等，而如何加工這些（xiē）特殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在（zài）數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種（zhǒng）方法。

但（dàn）是（shì）這種方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序（xù）員不僅具有豐（fēng）富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程（chéng）指令，對於（yú）宏程序更（gèng）應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類（lèi）兩種：A類宏程序（xù）通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式（shì）進行編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是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

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變量、局部變量、公共變（biàn）量和係統變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變量總為空，沒（méi）有值能賦給該（gāi）變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程（chéng）序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的（de）宏程序中的意義相同。當斷電時，變（biàn）量#100～#199初始化為空，變量（liàng）#500～#999中的數據保存，即使斷（duàn）電也不丟失。係統變量的變量（liàng）號為（wéi）#1000～，係統變量用（yòng）於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的（de）當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時（shí）可以引用局（jú）部變量和公共變量，在引用變量，特別是公（gōng）共變量時（shí），為消除變量內原有數據的影響，一定（dìng）要給變量重新賦值（zhí）後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展（zhǎn）的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可（kě）以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏（hóng）程序還提供了循環（huán）語句、分（fèn）支語句和子程序調用（yòng）語（yǔ）句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環（huán）。所以可以應用（yòng）宏（hóng）程序指令（lìng）編製出簡潔合理的小容量（liàng）加工程序，擴（kuò）展（zhǎn）數（shù）控機床（chuáng）功能，提高加工（gōng）效率，充分發揮數控機（jī）床的作用。

二、高（gāo）斯曲線的方程

高斯（sī）曲線在直角坐標係下的方程（chéng）是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能（néng）直接應用於數（shù）控（kòng）車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正（zhèng）方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線（xiàn）垂直（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直（zhí）角坐標係的（de）方程轉換為數控車床坐標係下的方程（chéng），同時數控車床不能（néng）識別（bié）指數函數和（hé）平方等數學符號，這就需要用宏程（chéng）序中（zhōng）的算術和邏輯（jí）運算符號（hào）替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的公式（shì）。

經變換（huàn）後高斯曲線在數控坐標（biāo）下的方（fāng）程如下。

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代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般采用直線逼近法（fǎ），即在Z方向（xiàng）上依次（cì）遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步（bù）距，每遞減或遞（dì）增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲（qǔ）線方程計算求（qiú）出對應的X值，再將刀具直（zhí）線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明高（gāo）斯曲（qǔ）線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料（liào）上加工一（yī）段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

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

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

編（biān）製精加工程序如下（xià）：

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;(直線逼近法加（jiā）工（gōng）高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個（gè）步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就（jiù）需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後（hòu）用G70指令精車（chē），編製完（wán）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（zhí）線逼近法加工（gōng）高斯曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空（kōng）間日趨縮小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深（shēn）挖手工編程，發揮數控機床潛力（lì）。