CNC車床高斯曲線加工

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隨著新產品研製的發展，許（xǔ）多（duō）新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課（kè）題。

從多年的實踐來（lái）看，采用宏程序編程，然後在數控（kòng）車床上車削是（shì）較為簡單、經濟和方（fāng）便的（de）一種方法（fǎ）。

但是這種（zhǒng）方法對於編程者要（yào）求較高，這是因為宏（hóng）程序的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車（chē）床的編程指令，對（duì）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代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易（yì）為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛（ài）心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為（wéi）4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量（liàng）總（zǒng）為（wéi）空，沒有值能賦給該（gāi）變量;局部變量的（de）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（shí）局部（bù）變量初始化為空，調（diào）用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中（zhōng）的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變（biàn）量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為（wéi）#1000～，係統（tǒng）變量用於（yú）讀和寫（xiě）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（zài）編（biān）寫宏程序（xù）時可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（xiāo）除（chú）變量內原（yuán）有數據的（de）影響（xiǎng），一定要給變量重新賦（fù）值後（hòu）再引用。

宏程序是（shì）用戶實現機床功能擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦（fù）值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句（jù），一層宏（hóng）循環裏還可以嵌套多層循環。所以（yǐ）可以應用宏程序指令編製（zhì）出簡潔合理的小容量加（jiā）工程序，擴（kuò）展（zhǎn）數控機床功能，提高（gāo）加工效率（lǜ），充分發揮數控機床的作用。

二（èr）、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此（cǐ）方（fāng）程我們（men）還（hái）不能直接（jiē）應用於數控車床，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，正方向是遠離工件（jiàn）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（yīn）此我們需要把直（zhí）角坐標係（xì）的方程轉換為數控車床坐標係（xì）下的（de）方程，同時（shí）數控車床不（bú）能識（shí）別指數函數和平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏（luó）輯運算符號替換其中（zhōng）的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經（jīng）變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）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（chuáng）加工特殊曲線的方法（fǎ）

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並沒有專門（mén）的G代碼來加工橢圓、雙曲（qǔ）線和（hé）高（gāo）斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時（shí）一般（bān）采用直線逼近法，即在Z方向上（shàng）依次（cì）遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一（yī）個步距，每遞減或（huò）遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲（qǔ）線（xiàn）方程（chéng）計算求出對應的X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計（jì）算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便（biàn）可（kě）完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明（míng）高（gāo）斯（sī）曲線的宏程序編（biān）製過程。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛坯棒料上（shàng）加（jiā）工一段（duàn）長100mm的高斯（sī）曲線外輪（lún）廓。圖1是直（zhí）角坐標係下（xià）的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）示因變量x，則高斯曲線的方程（chéng）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（rú）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;(直線逼近法加（jiā）工高斯曲線)

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，這就需要先粗車，再（zài）精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者（zhě）G73指令（lìng）粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序（xù）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（gè）步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用（yòng），手工編（biān）程、宏程序應（yīng）用空間日（rì）趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛（qián）力。