CNC車床高斯曲線加工

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隨著新產品研製的發展，許多新（xīn）產品的形（xíng）狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高（gāo）斯曲（qǔ）線等，而如何加工這些特殊曲線就成了（le）機加（jiā）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（shù）控車床（chuáng）上車削是較為簡單、經濟和方便（biàn）的一（yī）種方法。

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

宏程序分為A類和B類兩（liǎng）種：A類宏程序通（tōng）常采用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係（xì）統的宏程（chéng）序就是（shì）B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）變（biàn）量分為4種類（lèi）型，即空變量、局（jú）部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦（fù）給該變量;局（jú）部變量的變量號（hào）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（liàng）初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量（liàng）在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量（liàng）#100～#199初始化為空，變（biàn）量#500～#999中的數據保存，即（jí）使斷（duàn）電也（yě）不丟失。係（xì）統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的（de）當前位置和刀具補償值等。我們在編寫（xiě）宏程序時可以引用局部變量和公共（gòng）變量，在引用變量，特別是公共變量時（shí），為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展（zhǎn）的一種（zhǒng）方法（fǎ）。在宏（hóng）程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循（xún）環語句（jù）、分支語句（jù）和子程序調用語句，一層宏（hóng）循環裏還可以嵌套（tào）多層循（xún）環。所以可以應用宏程（chéng）序指令編製出（chū）簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高（gāo）加工效（xiào）率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯（sī）曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的（de）方程是

，其中x是自（zì）變量（liàng），y是因變量。但此方程（chéng）我（wǒ）們還不能直（zhí）接應用於數控車床，因為在數控車床上（shàng），坐標（biāo）係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸（zhóu）線平行，正方向是遠離（lí）工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方（fāng）向。因此我們需要把直角坐（zuò）標係的方程（chéng）轉換為數（shù）控車床坐標係下（xià）的方程，同時數控車床不能識別指數函數和（hé）平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符（fú）號（hào）替換其（qí）中的數學符號，變（biàn）成數控車床可識別的公式。

經變換（huàn）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（sān）、數控（kòng）車床加工特（tè）殊曲線的方法

數（shù）控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工（gōng）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。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向（xiàng）上依次遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一（yī）個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線（xiàn）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，說明高斯曲線（xiàn）的宏程序（xù）編製過程。如圖（tú）1所示（shì），在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係（xì）下的零件圖樣，圖2是數（shù）控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

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

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

編製精加（jiā）工程序如下：

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值遞增一個（gè）步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上（shàng）程序為最後一刀的精加工程序（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（jīng）車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的程序如下（xià）。

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（zhí）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、宏程序應用空間日趨縮小，但是（shì）在（zài）某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

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