​CNC数控车床高斯曲线加工

CNC车床高斯曲线加工

随着新产品研制的（de）发展，许（xǔ）多新产品的形状采用了特殊曲线，如椭圆、双曲线和高斯曲线等，而如何加工这些特殊曲线就成了机加人员的新课题。

从（cóng）多年的实践来看，采用宏（hóng）程（chéng）序编程，然后在数控车床上车削是较为简单（dān）、经济和方便的一种方法。

但（dàn）是这种（zhǒng）方法对于编程者要求较高，这是因（yīn）为宏程序的编制要求程序员（yuán）不仅具有丰富的数学知识，还要熟悉数控车床的编程指令，对于宏程序更应（yīng）是了如指（zhǐ）掌。

宏程序分为A类（lèi）和B类两种：A类宏程序通常采用（yòng）H代码编制，B类宏程序通常用赋值语句和数学公式进行编制，易为大家接受，FANUC0i型数控系统的宏程序就是B类（lèi）。

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一、FANUC0i型数控系统宏程序

在（zài）FANUC0i型数控系统中变量分为4种类型，即空变量（liàng）、局部变量、公共变量（liàng）和系统变量。空变量的变量号为（wéi）#0，该变量总为空，没有值能赋给该（gāi）变量;局部变量的变（biàn）量号为#1～#33，该类变量只（zhī）能用于在宏程序（xù）中存（cún）储数据，当断电时局部变量初始化（huà）为（wéi）空，调用宏程序时，给（gěi）局部（bù）变量赋（fù）值。公共变量的（de）变量号为#100～#199、#500～#999，公共变量在不同的宏（hóng）程序中的意义相同。当断电时，变量#100～#199初始化为空，变量#500～#999中的数据（jù）保存，即使断（duàn）电也不丢失。系统变量的变量号为#1000～，系统变（biàn）量用（yòng）于读和写CNC的各种数据（jù），例如刀具（jù）的当前（qián）位置和刀具补偿值等。我们在编写（xiě）宏程序时可以（yǐ）引用局部（bù）变量和公共变量，在引用变量，特别（bié）是公共变量时，为消（xiāo）除变量内原有数（shù）据的（de）影响，一定要给变量重新（xīn）赋值（zhí）后再引用。

宏程序是用户实现机床功（gōng）能扩展的一种方法。在宏程序中可以使用变量，给变量赋值（zhí），变量（liàng）间可进行运算和程序跳转。此外，宏程序还提供了循环语句、分（fèn）支（zhī）语句和子程序调用语句，一层宏循环里还可以嵌套多层循环（huán）。所以可以应用宏程序指令编制出简洁合理的小（xiǎo）容量加工程序，扩展数控（kòng）机床功能，提高加工效率，充分发挥数控机床的作用。

二、高斯曲线的方程

高斯曲线（xiàn）在直角坐标系下的方程是

，其中x是自变量，y是因变量。但此方程我们还不能（néng）直接应（yīng）用于数控车床，因为（wéi）在数控车床上，坐标（biāo）系是这样规

定的：Z轴与主轴轴线平行，正方向是远离（lí）工件方向，X轴与主（zhǔ）轴轴线垂（chuí）直，正方向（xiàng）是远离主轴轴线方向。因此我们需要把直角坐标系的方程（chéng）转（zhuǎn）换为数控车床（chuáng）坐标系下的方（fāng）程，同时数控（kòng）车床不能识别指数函数（shù）和平方等数（shù）学符号，这（zhè）就需要用宏程序中的算术和逻辑运算符号替换其中的数学符号，变成数（shù）控车床可识别的公式。

经（jīng）变换后高斯曲线在数控坐标下的方程如下。

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、数（shù）控车床加工特殊曲（qǔ）线的方法

数控车床可通过G01、G02等G代码直接加工（gōng）直（zhí）线、圆弧，但并没有（yǒu）专（zhuān）门的G代码来加工椭圆（yuán）、双曲线和高斯曲线等特殊曲线。在加工此类曲线时一般采用直线（xiàn）逼近法，即在Z方向上依次递（dì）减或递（dì）增，以0.05mm～0.5mm为一个步距，每递减或递增一个步距（jù）得到一个Z值。然后，通（tōng）过曲线方程计算求出对应的X值，再将刀具（jù）直（zhí）线插补至计算得出的(X，Z)值（zhí）所确定的（de）点，依次插补便可完成特殊曲线的加工。

虽（suī）然随着CAD/CAM软件的应用（yòng），手（shǒu）工编程、宏程序应用空间（jiān）日趋缩小，但是在某些情况下PC机也无能为力，这（zhè）就要求（qiú）我（wǒ）们深挖手工编程，发挥数控机床潜力。

同（tóng）时宏程序与自（zì）动编程比较具有运算速度（dù）快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等优点。