​CNC數控車床高斯曲（qǔ）線加工

CNC車（chē）床高斯曲線加工

隨著新產品研製（zhì）的發展，許多新產品的（de）形狀采（cǎi）用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機加（jiā）人員（yuán）的（de）新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程（chéng），然後在數（shù）控車床上車削是較為簡單、經濟（jì）和方便的一種方（fāng）法。

但是這種方法對於（yú）編程者要求較高，這是因為宏程（chéng）序的編（biān）製要求（qiú）程序（xù）員不（bú）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（hóng）程序更應（yīng）是了如指掌。

宏程序分（fèn）為A類和B類兩種：A類宏程序（xù）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（zhì），易為（wéi）大家接受，FANUC0i型（xíng）數控（kòng）係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流（liú）▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量（liàng）、局部變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的（de）變量號為#0，該變量（liàng）總為空，沒有值能賦給該變量（liàng）;局部變量的變量號（hào）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（yòng）宏程序（xù）時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始（shǐ）化為空，變量（liàng）#500～#999中的數（shù）據保存，即使斷電也不丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各種數據，例如刀具的當前位（wèi）置（zhì）和刀（dāo）具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引（yǐn）用變量，特別是公共變量時，為（wéi）消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引（yǐn）用。

宏程序是（shì）用戶實現機床功能擴（kuò）展的（de）一種方法。在宏程序中可以使用（yòng）變量，給變量賦值（zhí），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（chéng）序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所（suǒ）以（yǐ）可以應用宏程序指令編製出簡潔（jié）合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能，提高加工（gōng）效率，充分發揮數控（kòng）機床的作用。

二、高斯曲線的（de）方程

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方程是

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

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線平（píng）行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線（xiàn）垂直，正方向是遠離（lí）主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程（chéng）轉（zhuǎn）換為數控車床坐標係下的方（fāng）程，同（tóng）時數控車床不能識（shí）別指數函數和平（píng）方等數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏（luó）輯運算符號替換其中的數學符號，變（biàn）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、數控車床加工（gōng）特殊（shū）曲線的方法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼直接加工直線、圓（yuán）弧，但並沒（méi）有專門的G代碼來（lái）加工橢圓、雙曲（qǔ）線和高（gāo）斯曲線等特殊（shū）曲線。在加工此類（lèi）曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上（shàng）依次遞減或遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞（dì）增一（yī）個步距（jù）得到一個（gè）Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點（diǎn），依次插補便可（kě）完成特殊（shū）曲（qǔ）線的（de）加工。

四、編（biān）製加工高斯曲線的宏程序

現以一個（gè）簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。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（wài）輪廓。圖1是直角坐（zuò）標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標（biāo）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表示因變量x，則高（gāo）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（jīng）加工程序如下：

O0001

N10#101=0;(自變量初（chū）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值遞增一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最後（hòu）一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到（dào）毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪（lún）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（chéng）序如（rú）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（bī）近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖（suī）然隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工（gōng）編程、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下（xià）PC機也無能為力，這就要求我們深挖（wā）手工編程，發揮數控機（jī）床潛力。

同時（shí）宏程序（xù）與自動編程比較具有運算速度（dù）快、加工（gōng）效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。