​CNC數控車（chē）床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工

隨著新產品研（yán）製的發展，許多（duō）新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等，而（ér）如何加工這些（xiē）特殊（shū）曲線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏（hóng）程序編（biān）程，然後在數控車床上車削是（shì）較為簡單、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法（fǎ）對（duì）於編程（chéng）者要求較（jiào）高，這（zhè）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（de）編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用（yòng）H代（dài）碼編製，B類（lèi）宏程序通常用賦值語句和（hé）數學公式進行編製（zhì），易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控（kòng）係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變（biàn）量分為4種類型，即（jí）空變量、局部變量、公共（gòng）變量和係統變量。空變量的變量（liàng）號為#0，該變量總為空，沒有值（zhí）能賦給該變（biàn）量;局部變量的變（biàn）量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部（bù）變量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局（jú）部變量賦值。公共（gòng）變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變（biàn）量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量（liàng）#500～#999中的數據保（bǎo）存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用（yòng）於讀和寫CNC的各種（zhǒng）數據，例如（rú）刀具的當前位置和刀具補償值等。我們（men）在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在（zài）引用變量，特別是公共（gòng）變量時，為消除變量內原有數據（jù）的（de）影（yǐng）響，一定要（yào）給（gěi）變量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。此（cǐ）外，宏程序還提供了循（xún）環語句、分支語句和子程序調用語句（jù），一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用（yòng）宏程序指令編製出簡潔合理的小容量（liàng）加工程序，擴展數控（kòng）機（jī）床功（gōng）能，提高加工（gōng）效率（lǜ），充（chōng）分發揮數（shù）控機（jī）床的作用。

二、高斯曲線的方程

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。但此方程我們還不（bú）能直接應用（yòng）於數控（kòng）車床，因為在數控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方向是遠離工件（jiàn）方向，X軸與主軸（zhóu）軸線垂直，正方向是遠離主軸軸（zhóu）線方向。因此我們需要把直角坐標係的（de）方程轉換為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能識別（bié）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（suàn）符號替換其中的（de）數學符號，變（biàn）成數控車床可識別的公式。

經變換後（hòu）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）沒有專門的（de）G代（dài）碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工（gōng）此類（lèi）曲線時一般（bān）采用直（zhí）線（xiàn）逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或（huò）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（qǔ）線的加工。

四、編製加工高斯曲線（xiàn）的宏程（chéng）序

現以一個簡單的（de）零件為例，說（shuō）明高斯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（jiā）工一段（duàn）長100mm的（de）高斯曲線（xiàn）外（wài）輪廓。圖1是（shì）直（zhí）角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零（líng）件圖樣（yàng）。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自（zì）變量z，用#102表（biǎo）示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用（yòng）#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量（liàng）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（gōng）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（jiā）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（xù）為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯（pī）的餘量（liàng），這就需要先粗車（chē），再精車。粗車同樣也是沿輪廓（kuò）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（de）程序（xù）如（rú）下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自變（biàn）量初值（zhí）)

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（yòng），手工編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下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（chuáng）潛力。

同時宏程序與自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優點。