CNC數控車床高（gāo）斯曲線加工

CNC車床高斯（sī）曲線加（jiā）工（gōng）

隨著新產品研（yán）製（zhì）的發展，許（xǔ）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（děng），而如何加（jiā）工這些特殊曲線就成了（le）機加人員（yuán）的新課題。

從（cóng）多年的實（shí）踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後在數（shù）控車床（chuáng）上車削是（shì）較為簡單、經濟和方便的一種方法（fǎ）。

但是（shì）這種方（fāng）法（fǎ）對於編程者（zhě）要求較高，這是因為宏（hóng）程序的編製要（yào）求程序員不僅（jǐn）具有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編程指令（lìng），對於宏程（chéng）序更（gèng）應是（shì）了如（rú）指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏（hóng）程序通常采用（yòng）H代碼編製（zhì），B類宏程序（xù）通常用（yòng）賦值語句和數學公式（shì）進行編製，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（xíng）數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係（xì）統中變量分為4種類型，即空變量、局部（bù）變量、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的變量號為#0，該變量總（zǒng）為空（kōng），沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部變量的（de）變量號為#1～#33，該類（lèi）變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局（jú）部變（biàn）量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）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（chéng）序中的意義相同。當斷電（diàn）時，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。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如（rú）刀具的當前位置和刀具補償值等（děng）。我們在編寫宏程序時可（kě）以引用局部變量和公共變量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時，為消除變量內原（yuán）有數據的影響，一定要給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（yī）種方法。在（zài）宏程序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值（zhí），變量間可進行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程序（xù）還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多（duō）層循環。所以可以應用宏程序指令（lìng）編製出簡潔（jié）合理的小容量加工（gōng）程序，擴展數控機（jī）床功能，提高加工（gōng）效（xiào）率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯（sī）曲線的方（fāng）程

高斯曲線在直角坐標係下的方程是（shì）

，其（qí）中x是（shì）自變量，y是因變量（liàng）。但此方程我們還不能直接應用於數（shù）控車床（chuáng），因為在（zài）數控車床（chuáng）上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件（jiàn）方向，X軸與主（zhǔ）軸軸線垂（chuí）直（zhí），正方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要（yào）把直角坐（zuò）標係的方程轉換（huàn）為數控車床坐標係下的（de）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，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符號替換其中的（de）數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）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、數控車床加工特殊（shū）曲線的方（fāng）法

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直接加工直線、圓弧，但（dàn）並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯（sī）曲線（xiàn）等（děng）特殊曲線。在加（jiā）工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次（cì）遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增（zēng）一個（gè）步距得到一個Z值。然後，通（tōng）過曲線方程計（jì）算求出對應（yīng）的X值，再將刀具直線插補至計算得出的（de）(X，Z)值所確（què）定的點，依次插補便可完成特殊（shū）曲（qǔ）線的加工。

四、編（biān）製加工高斯曲線的宏程（chéng）序（xù）

現以一個簡單的零（líng）件為例，說明高斯曲線的宏程序編（biān）製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上（shàng）加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。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（zài）高（gāo）斯曲線（xiàn）數控坐標方程（chéng）中，我們（men）用（yòng）#101表示自變量z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量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（yī）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（cū）車，再精（jīng）車。粗（cū）車同樣也（yě）是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗（cū）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（zì）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值遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應用，手工編程、宏程序應用空間日（rì）趨縮小，但是（shì）在某些情況下PC機也無能為力，這就要（yào）求我們（men）深挖手工編程，發（fā）揮數控機床潛力。

同時宏程（chéng）序與（yǔ）自動編程比較具有（yǒu）運算速度快、加工效（xiào）率高、加工精度高以及短小精悍等優（yōu）點。