​CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

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

從多年的實踐來看，采（cǎi）用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡（jiǎn）單、經濟和方便的一（yī）種方法。

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

宏（hóng）程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常（cháng）采用H代碼編製，B類宏程（chéng）序通常用賦值（zhí）語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛（ài）心，添加小編，技術交（jiāo）流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係（xì）統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變（biàn）量的變量（liàng）號為（wéi）#0，該變量總為空，沒有值能（néng）賦給該變量;局部變量的變量（liàng）號為#1～#33，該類變量（liàng）隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電（diàn）時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦（fù）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的意義相同。當斷電時（shí），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（tǒng）變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫（xiě）CNC的各種數（shù）據，例如刀具的當前位置（zhì）和刀具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局（jú）部變量和公共變量，在引用變量，特別是（shì）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（liàng）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（xù）中（zhōng）可以使用變量，給變量賦值，變量間（jiān）可進行運算（suàn）和程序跳轉。此（cǐ）外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序（xù）調用語句，一層宏循環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以（yǐ）應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容（róng）量加工程序，擴展數（shù）控機（jī）床功能，提高加（jiā）工效率，充分（fèn）發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係下（xià）的（de）方程是（shì）

，其中x是自變量，y是因變量。但此方（fāng）程我們還不能（néng）直接應用於數控車床，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（shì）遠離工件方向（xiàng），X軸與主軸軸線垂直（zhí），正方向是遠離主軸（zhóu）軸線方向。因此我們需（xū）要把直（zhí）角坐標係的方程轉換為（wéi）數控車床坐標係下的方程，同時數控車床（chuáng）不能識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輯運算符號替換（huàn）其中的數學（xué）符號，變成數（shù）控車床可識別的公式。

經變換後高（gāo）斯曲線在數控坐（zuò）標下（xià）的方程（chéng）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（bìng）沒有專（zhuān）門的G代碼來加工橢圓、雙曲線（xiàn）和高斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲線時（shí）一般（bān）采（cǎi）用直線（xiàn）逼近法，即在Z方向上依（yī）次遞減或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞（dì）減或遞增一個步距得到（dào）一個Z值。然（rán）後，通過曲線（xiàn）方程計算（suàn）求出對應的（de）X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個（gè）簡單的零件（jiàn）為例，說明高斯曲線的宏程序編製過（guò）程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖1是直角坐標係下的（de）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（chéng）中，我們用#101表示（shì）自變量z，用（yòng）#102表示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高斯曲線（xiàn）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（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（xiàn）逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序（xù）為最後一刀的（de）精加工程序，在實際加（jiā）工中要（yào）考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車（chē）削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精（jīng）車（chē），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（jìn）法加（jiā）工高斯曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然（rán）隨（suí）著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏（hóng）程序應用空間日趨縮小，但（dàn）是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控（kòng）機床潛力。

同（tóng）時宏程序與自動（dòng）編程比較具有運算速度快、加（jiā）工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。