CNC數控（kòng）車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的（de）發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲線等，而如何加工這些特殊曲線（xiàn）就成了機加人員的新課題。

從多年的（de）實踐來（lái）看，采用宏程序編程（chéng），然後在數控車床上車削是較為簡單、經（jīng）濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求較（jiào）高，這是因為宏程序的編製要求程序（xù）員不僅具（jù）有（yǒu）豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是（shì）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H代碼編製，B類宏（hóng）程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏程序就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術（shù）交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程（chéng）序

在FANUC0i型數控係統中變量（liàng）分為4種類型（xíng），即空變量（liàng）、局部（bù）變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的（de）變量號為#0，該變量總為空，沒有值能賦給該變量;局部（bù）變量的變（biàn）量號（hào）為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，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（tóng）的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初（chū）始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係（xì）統（tǒng）變量的變量號為#1000～，係統變量（liàng）用於讀和寫CNC的（de）各種數據，例如刀具的當前位置和（hé）刀具補償值（zhí）等。我們在編寫宏程序時可以引（yǐn）用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變（biàn）量時，為（wéi）消除變量內原（yuán）有數據的影響，一（yī）定要給（gěi）變量重（chóng）新賦值後（hòu）再引用。

宏（hóng）程序是用戶實現機（jī）床（chuáng）功能擴（kuò）展的一種方法。在宏程序中可以使用變（biàn）量，給變量賦值，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（hé）子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小（xiǎo）容量加工程序，擴展數（shù）控機床功能，提高加工效率，充分發揮（huī）數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高斯曲線在直（zhí）角坐（zuò）標係下（xià）的方程是

，其中x是（shì）自（zì）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，因為在數控車（chē）床（chuáng）上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主（zhǔ）軸軸線平（píng）行，正方向是遠離工（gōng）件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方（fāng）向是遠（yuǎn）離主軸軸線（xiàn）方向。因（yīn）此我們需要把（bǎ）直（zhí）角坐標係的方程轉換為（wéi）數控車床坐標（biāo）係下的方程，同時數（shù）控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這就（jiù）需要用宏程序中的算術和邏輯（jí）運算符號替換（huàn）其中的數學符號，變成數控車床可識（shí）別的公式。

經變換（huàn）後高斯（sī）曲線在數（shù）控（kòng）坐標下（xià）的方程如下（xià）。

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、數控車床加工特殊曲線的方（fāng）法（fǎ）

數控車床可通過G01、G02等G代碼直（zhí）接加工直線、圓弧，但並沒（méi）有專（zhuān）門（mén）的G代碼來（lái）加工橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲（qǔ）線等特殊曲線。在加（jiā）工此類（lèi）曲（qǔ）線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，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（chéng）計（jì）算求出對（duì）應的（de）X值，再將刀具直線插補至計算得出的（de）(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工（gōng）高斯曲（qǔ）線的宏程序

現以一個簡（jiǎn）單的零件為例，說（shuō）明高斯曲（qǔ）線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加（jiā）工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐（zuò）標下的零（líng）件圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控（kòng）坐標方程（chéng）中，我們用#101表（biǎo）示自變量z，用（yòng）#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表示因變量x，則高斯曲線的（de）方程可表示為（wéi）：

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

編製精加工程序如下：

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（zhí）線逼近法加工高斯曲（qǔ）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（yào）考慮到毛坯的（de）餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車同樣也（yě）是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用（yòng）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件（jiàn）的應用，手工編程（chéng）、宏（hóng）程序應用空（kōng）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（wǒ）們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速度快（kuài）、加工效率高、加工精（jīng）度高以及短小精悍等優點。