​CNC數控（kòng）車床（chuáng）高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線（xiàn）加工

隨著新產品研製的發展（zhǎn），許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和（hé）高（gāo）斯曲線等，而如何加工這些特（tè）殊曲線就成了機加人員的新課題。

從多（duō）年的（de）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（fāng）法（fǎ）。

但是這種方法對於編程（chéng）者要求較高（gāo），這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富（fù）的（de）數學知識（shí），還要熟悉數控車床的編程指令，對於（yú）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（chéng）序通常采用H代碼編（biān）製，B類宏程序通常（cháng）用賦值（zhí）語句和（hé）數學公式（shì）進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長（zhǎng）按愛心（xīn），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（tǒng）中（zhōng）變量分為4種類型，即空（kōng）變量、局（jú）部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量（liàng）的變量號為#1～#33，該類變（biàn）量隻（zhī）能用於在（zài）宏程序（xù）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（shí），給局部變量賦值。公（gōng）共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公共變量在不（bú）同（tóng）的宏程序中的意義（yì）相同（tóng）。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#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#1000～，係統變量用於讀和寫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（chéng）序時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引用變量（liàng），特別是公共變量時，為消除變量（liàng）內（nèi）原有數據的（de）影響（xiǎng），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的一種方法。在宏程（chéng）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（zhuǎn）。此（cǐ）外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環（huán）。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合（hé）理的小容（róng）量加工（gōng）程序，擴展數控機床功能（néng），提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在（zài）直角坐標係下的方程是其中（zhōng）x是自變量，y是因變量。但此方程我們（men）還不能直（zhí）接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標係是（shì）這樣（yàng）規

定的（de）：Z軸（zhóu）與主軸軸線（xiàn）平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂（chuí）直，正方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要（yào）把直角坐標（biāo）係的（de）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（néng）識別指數函（hán）數和平方等數學符號，這就需要用（yòng）宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的數學符（fú）號，變成數控車床可識別（bié）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（fāng）法

數控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工（gōng）直（zhí）線、圓弧（hú），但並沒有專門的（de）G代碼來加工（gōng）橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。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（jù），每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過（guò）曲線方程（chéng）計算求出（chū）對（duì）應的X值，再將刀具直線插補至計算（suàn）得（dé）出的(X，Z)值所確定的點，依次（cì）插補便可完（wán）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（shuō）明高斯（sī）曲線的（de）宏程序編製過程。如圖1所示（shì），在（zài）Φ260mm的毛坯棒料上加（jiā）工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，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（yòng）#101表示自變量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（yòng）#105表示因變量x，則高斯曲線的方程可（kě）表示（shì）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（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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增（zēng）一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序（xù）為最後一刀的（de）精加工（gōng）程序，在實際加工中要考慮到毛坯（pī）的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或（huò）者G73指（zhǐ）令粗車，然後用（yòng）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)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖（suī）然隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序應用空間日趨（qū）縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求（qiú）我（wǒ）們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。