CNC數控車床高斯曲線加工

CNC車（chē）床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如橢（tuǒ）圓（yuán）、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等，而如何加（jiā）工這些特（tè）殊曲線就（jiù）成了機加人員的新課題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采用（yòng）宏程序編程，然（rán）後在數控車床上（shàng）車削是較為簡單、經濟和方便的一種方法（fǎ）。

但是這（zhè）種（zhǒng）方法對（duì）於編（biān）程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具（jù）有豐富的數學知識，還要熟（shú）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（hé）B類兩種：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（yǔ）句和數學（xué）公式進行編製，易為大家接（jiē）受，FANUC0i型（xíng）數控係統的（de）宏程序就是（shì）B類（lèi）。

▽長按愛心，添加小編，技（jì）術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中變量（liàng）分為4種類型，即空變量（liàng）、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變（biàn）量號為（wéi）#0，該變量總（zǒng）為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程（chéng）序中存儲數（shù）據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏（hóng）程序時（shí），給（gěi）局部變量賦值。公共（gòng）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（liàng）#100～#199初（chū）始化為空，變量#500～#999中的數據（jù）保存，即使（shǐ）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（jù），例如刀具的當前位（wèi）置和刀具補（bǔ）償值等。我們在（zài）編寫（xiě）宏程序時可以引用局部變量和公（gōng）共變量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變（biàn）量重新賦值後再引用。

宏程序是用戶實現機床功能擴（kuò）展的一種（zhǒng）方法。在（zài）宏程（chéng）序中可以使（shǐ）用變量，給變量賦值，變量間可進（jìn）行運算和程序跳轉。此外，宏程序還提（tí）供了（le）循（xún）環（huán）語句、分支（zhī）語句和子程序調用語（yǔ）句，一層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（lìng）編製出（chū）簡潔合理的小容量加（jiā）工程（chéng）序，擴展數控機床功能（néng），提高加（jiā）工效率（lǜ），充分發（fā）揮數控機床（chuáng）的作（zuò）用（yòng）。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係下的（de）方程（chéng）是

，其中x是自變量，y是因（yīn）變量。但此方程（chéng）我們還不能直接應用於數控車（chē）床（chuáng），因為在數控車床上，坐標（biāo）係（xì）是這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向（xiàng）是（shì）遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方（fāng）程轉換為數控車床坐標係下（xià）的方程，同時數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（luó）輯運算符號替換（huàn）其中的數學符號，變成數控（kòng）車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標（biāo）下（xià）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、數控車床加工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼（mǎ）直接加工直線、圓（yuán）弧（hú），但並沒有專門的G代碼（mǎ）來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加（jiā）工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一（yī）個Z值（zhí）。然後，通過曲線（xiàn）方程計算求出對應的（de）X值，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所（suǒ）確定的點，依次插補便可完成特殊曲線（xiàn）的加（jiā）工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線（xiàn）的宏程序編製過程（chéng）。如（rú）圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加（jiā）工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係（xì）下的零件圖樣，圖2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表（biǎo）示自變量z，用#102表示（shì）(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表（biǎo）示(z+740.4)/464.1，用（yòng）#105表示因變（biàn）量x，則高斯曲線的（de）方程可表示（shì）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;(自變量初值（zhí）)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（xiàn）逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）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毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同（tóng）樣也是沿輪廓車削，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（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，手工編程、宏（hóng）程（chéng）序應用空間日趨縮（suō）小（xiǎo），但是在某（mǒu）些情況下PC機（jī）也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，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、加工效率高（gāo）、加工精度（dù）高以及短（duǎn）小精悍等優點。