cnc數（shù）控車床高（gāo）曲線（xiàn）加工

CNC車床高斯（sī）曲線加工

隨（suí）著新產品研製的發（fā）展（zhǎn），許多新產品的（de）形狀采用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這（zhè）些特殊曲（qǔ）線就（jiù）成（chéng）了機加人員（yuán）的新課（kè）題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采（cǎi）用宏程序編（biān）程，然後在數控車床上（shàng）車削是較為簡單、經濟和方（fāng）便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較高，這（zhè）是因為宏（hóng）程序的編製要求（qiú）程序（xù）員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指（zhǐ）令，對（duì）於宏程序（xù）更應是了（le）如指掌。

宏程序分為A類和B類兩（liǎng）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句和數學公式進行編製，易為（wéi）大家接受，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型數控（kòng）係統中變量分（fèn）為4種類型，即空變量、局（jú）部變量、公（gōng）共變量和係統變（biàn）量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值（zhí）能賦給（gěi）該變（biàn）量;局部變（biàn）量的變量號為（wéi）#1～#33，該類變量隻能用於（yú）在宏程序中存儲數據，當斷（duàn）電時局部變（biàn）量初始化為（wéi）空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序（xù）中（zhōng）的意（yì）義（yì）相（xiàng）同。當（dāng）斷電（diàn）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。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種（zhǒng）數據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在編寫宏（hóng）程序時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有（yǒu）數據的影響，一定要給（gěi）變（biàn）量重新賦值後（hòu）再引用。

宏（hóng）程（chéng）序是（shì）用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏（hóng）程序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦（fù）值，變量間可進行運算和程序跳轉。此外，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（céng）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。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線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（cǐ）方程我們還不能直接（jiē）應用於數控車床，因（yīn）為在數控車床上，坐標係是（shì）這樣（yàng）規

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線平行，正方向是遠離工件方（fāng）向（xiàng），X軸與主軸軸線（xiàn）垂直，正方向是遠離（lí）主軸軸線（xiàn）方向。因此我們需要把直（zhí）角坐標係的（de）方程（chéng）轉換為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（shù）和平方等（děng）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（huàn）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（sān）、數控車床加工特殊曲線的方法

數控（kòng）車床（chuáng）可（kě）通過G01、G02等（děng）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（tuǒ）圓、雙曲線和（hé）高斯曲線（xiàn）等特殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般采用直線逼近（jìn）法，即在Z方（fāng）向上依次遞減（jiǎn）或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞（dì）減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應（yīng）的X值，再將刀具（jù）直線（xiàn）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（de）加工。

四、編製加工（gōng）高斯曲線的宏程（chéng）序

現以一個簡（jiǎn）單的零件為例，說（shuō）明高斯曲（qǔ）線的宏程序（xù）編（biān）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（xiàn）外（wài）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（gāo）斯曲線數（shù）控坐標方程中，我們用#101表示自（zì）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（yòng）#105表示因變（biàn）量x，則高斯曲線的方程可表示為：

#105=14.6/EXP(#102*#102)+9.358/EXP(#103*#103)+24.58/EXP(#104+#104)

編製精加工程序（xù）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（fǎ）加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增一個（gè）步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以（yǐ）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（yú）量（liàng），這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是（shì）沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用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（zhí）線逼近法加工高斯曲線（xiàn）)

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（jiàn）的應用（yòng），手工編程、宏（hóng）程序應用空間（jiān）日趨縮小，但是在（zài）某些情況下（xià）PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數（shù）控機床潛力。