CNC數控車（chē）床高斯曲（qǔ）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（chǎn）品（pǐn）的形（xíng）狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特殊（shū）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，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方（fāng）便的一種方（fāng）法。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是（shì）因為宏程序的（de）編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令（lìng），對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦值語句和（hé）數學公式（shì）進行編製，易（yì）為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程（chéng）序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型（xíng）數控（kòng）係統宏程序

在FANUC0i型數控係統（tǒng）中變量分為4種類型，即（jí）空變量、局部（bù）變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值（zhí）能賦給該（gāi）變（biàn）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（chǔ）數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局（jú）部變量（liàng）賦值。公共變量的變（biàn）量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的（de）意義（yì）相同。當斷電時（shí），變量#100～#199初始（shǐ）化為空，變量（liàng）#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟（diū）失。係統變量的變量號為（wéi）#1000～，係（xì）統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可（kě）以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據（jù）的影響，一定要給變量重新賦值後再引（yǐn）用（yòng）。

宏程序是（shì）用（yòng）戶實現機床功能擴展的一種方法（fǎ）。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間（jiān）可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句（jù）、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多（duō）層（céng）循環。所以可以應（yīng）用宏程序指令編製出簡潔合理（lǐ）的小容（róng）量加（jiā）工程序，擴展數控機床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高（gāo）斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直（zhí）角坐標係下的方程是

，其中x是自（zì）變量（liàng），y是因變量。但此方程我們還不能直接應用（yòng）於數控車床，因為在數控（kòng）車床（chuáng）上，坐（zuò）標係是這樣規

定的（de）：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方（fāng）向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向（xiàng）是遠離主軸軸線方向。因此我們（men）需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不（bú）能識別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序（xù）中的算術和邏輯運算符號替換（huàn）其中的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方程如下。

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（kě）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（hé）高斯曲線等特（tè）殊曲線。在加工此類曲線時一（yī）般采用直線逼近法，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（huò）遞增一個步距（jù）得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對（duì）應的X值，再將刀具直線插補至計算得出（chū）的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加（jiā）工。

四（sì）、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說（shuō）明高斯曲線的宏程序（xù）編製過程。如圖（tú）1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯（sī）曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下（xià）的零件圖樣，圖2是數控（kòng）坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方（fāng）程中，我們用#101表示（shì）自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用（yòng）#104表示（shì）(z+740.4)/464.1，用（yòng）#105表示（shì）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)

編製精加工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量（liàng）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;(直線逼近法加工（gōng）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（chéng）序為最後一刀的精加工（gōng）程序（xù），在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣（yàng）也是沿輪廓車削，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（rú）下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

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

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變量（liàng）初（chū）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（fǎ）加工高斯曲線)

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（rán）隨著CAD/CAM軟件的應用，手工（gōng）編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我（wǒ）們深挖手工編程，發（fā）揮數控機床潛力。

同時宏程序與自動編程比較具有運算（suàn）速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。