cnc數（shù）控車床高（gāo）曲線加工

CNC車床高（gāo）斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新（xīn）產品（pǐn）的形狀采用了（le）特殊曲線，如（rú）橢（tuǒ）圓、雙曲線（xiàn）和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線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、經濟和方便的一種方法。

但（dàn）是這（zhè）種（zhǒng）方法對於（yú）編程者要求較高，這是因為宏程序的（de）編製要求程序員不僅具有豐富的數學知識（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（hé）B類兩種：A類宏程序通常采用（yòng）H代碼編製，B類（lèi）宏程序通常用賦值語句和數學公式進行（háng）編製，易為大（dà）家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

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一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為（wéi）4種（zhǒng）類型（xíng），即空變量（liàng）、局部（bù）變量、公共變（biàn）量和係統變量。空（kōng）變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能（néng）賦給該變量;局部變量的變量號為（wéi）#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據（jù），當斷電（diàn）時局部變量初始化為空，調（diào）用（yòng）宏程序時，給局（jú）部變量賦值。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（xiàng）同。當斷電時，變量#100～#199初始化（huà）為空，變量#500～#999中的數（shù）據保存，即使斷電也（yě）不（bú）丟失。係統（tǒng）變量的變量（liàng）號為#1000～，係統變量用（yòng）於讀和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位置（zhì）和（hé）刀具補償值（zhí）等。我們在編（biān）寫宏（hóng）程序時可以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量（liàng）內原有數據的影響，一定要給變量重新賦（fù）值後再引（yǐn）用。

宏程序是用戶實現機床（chuáng）功能（néng）擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序（xù）中可以使用變量，給變（biàn）量賦（fù）值，變量（liàng）間可進行運算和程序（xù）跳（tiào）轉。此外，宏程序還（hái）提供了循環語（yǔ）句（jù）、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還（hái）可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序（xù）指令（lìng）編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提高加工效率，充分發（fā）揮（huī）數控機床的作（zuò）用（yòng）。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線（xiàn）在直角坐標係下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因為（wéi）在數控車床上，坐標係是這（zhè）樣規

定的：Z軸（zhóu）與主（zhǔ）軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標（biāo）係下的方（fāng）程，同（tóng）時數控車床不能識別指數函數和平（píng）方等數學符號，這就（jiù）需要用宏程序（xù）中的算術和（hé）邏輯運算符號替換其（qí）中的數（shù）學符號，變成（chéng）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（jiā）工（gōng）特殊曲線的（de）方法

數（shù）控（kòng）車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、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（shū）曲線。在加工此類（lèi）曲線（xiàn）時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步距（jù），每遞減（jiǎn）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對應的X值，再將刀具（jù）直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插補便可完成特殊（shū）曲線的加工。

四、編製加（jiā）工高斯曲線的宏程序

現以（yǐ）一個簡單的零件為例，說（shuō）明高斯曲線的（de）宏程（chéng）序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零（líng）件圖樣，圖2是數控坐標下（xià）的零件圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，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表示因變（biàn）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（rú）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（bī）近法加（jiā）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;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車同樣也是沿（yán）輪廓車削，可采（cǎi）用G71或（huò）者G73指令（lìng）粗車（chē），然後用G70指（zhǐ）令精車，編製完整（zhěng）的（de）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（jiā）工高斯曲（qǔ）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（suí）著CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏程序（xù）應用空間日趨縮小，但是在某些情況（kuàng）下PC機也無（wú）能為力，這就要求我們（men）深挖手工編程，發揮數控機床潛力。