​CNC數控車床高斯曲（qǔ）線加工

　　

CNC車床高（gāo）斯曲線加工

隨著（zhe）新（xīn）產品研製的發展，許多新產品的形狀采（cǎi）用了（le）特殊曲線，如橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等（děng），而如（rú）何（hé）加工這些特殊曲線（xiàn）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、經濟和方便的一（yī）種方法。

 

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

 

宏程序分（fèn）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（yǔ）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。

▽長按愛心，添加小（xiǎo）編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）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，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序中存儲數據，當（dāng）斷電時局部變量初始化為空，調用（yòng）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（gōng）共變量在不同的宏程（chéng）序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的（de）數據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當（dāng）前位置和刀具（jù）補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引用變量，特別是公（gōng）共（gòng）變量時，為消除變量內原有（yǒu）數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

 

宏程序（xù）是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦（fù）值，變量間（jiān）可進行（háng）運算和程（chéng）序跳（tiào）轉。此外，宏程序還提供（gòng）了循環語句、分支語句和子程（chéng）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理（lǐ）的小容量加工程序，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（yòng）。

 

二（èr）、高斯曲（qǔ）線的方程

高斯曲線在直（zhí）角（jiǎo）坐標係（xì）下（xià）的方程是

 

，其中x是自變量，y是因變（biàn）量。但此方程我們還不能直接應用於數控（kòng）車床，因為在數控車床上，坐標係（xì）是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方（fāng）向是遠離工件方向，X軸與主軸軸（zhóu）線垂直（zhí），正方向是遠（yuǎn）離主軸軸線方向。因此（cǐ）我們需要把直角（jiǎo）坐標係的方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控（kòng）車床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其中的數學符（fú）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（rú）下（xià）。

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（gōng）特殊（shū）曲線的方法

數控車床可通（tōng）過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門（mén）的（de）G代碼來加工橢（tuǒ）圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等特殊曲線。在加工此類（lèi）曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方（fāng）向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步（bù）距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出（chū）對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出（chū）的（de）(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（zhì）加工高斯曲線的宏程（chéng）序

現以一個簡單的零件（jiàn）為例，說明高斯（sī）曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標（biāo）係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的（de）零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在（zài）高斯曲線數控坐標方（fāng）程中，我們用#101表示自變量z，用#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（yīn）變量x，則高斯曲線的（de）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值遞增（zēng）一個步距)

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（gōng）中要考慮到（dào）毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也（yě）是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指（zhǐ）令粗車，然後用G70指令精（jīng）車（chē），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（liàng）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（bī）近法加（jiā）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;

 

雖然隨著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（yě）無能為力，這就要求我們深挖手工編（biān）程，發揮數控機床潛力。

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