​CNC數控車床高斯曲線加工

　　

CNC車床高斯（sī）曲線加工

隨著新產（chǎn）品研製的發展，許多新產品（pǐn）的形狀（zhuàng）采用了特殊曲線，如橢（tuǒ）圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲（qǔ）線等，而（ér）如何加工這些特殊曲線就成了機加人員的新課題。

 

從多年（nián）的實踐來看（kàn），采用宏程序編程，然後在數控車床上車（chē）削（xuē）是（shì）較為簡單、經濟和方便（biàn）的一種方法。

 

但是這種方法對於編程者要求（qiú）較高，這是因為宏程序（xù）的（de）編製要求（qiú）程序員不僅具有（yǒu）豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編（biān）程（chéng）指令，對於宏程序更應是了如指掌。

 

宏程序分為A類（lèi）和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句和數學公式進行編製，易為大家（jiā）接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小（xiǎo）編，技術交流▽

 

一、FANUC0i型（xíng）數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）變量分為4種類型，即空變量、局部（bù）變量（liàng）、公共變量和係統（tǒng）變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能（néng）賦給（gěi）該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該類變量隻能（néng）用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局（jú）部變量（liàng）初始化為空，調用宏（hóng）程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在（zài）不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變（biàn）量#100～#199初始（shǐ）化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不（bú）丟失。係統變量（liàng）的（de）變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的（de）各種數（shù）據，例如刀具的當前位置和刀具補償值等。我們在（zài）編寫宏程序時可以引（yǐn）用局部變量和公共（gòng）變量，在引用變量，特別是公共變（biàn）量（liàng）時，為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用。

 

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方（fāng）法。在宏程（chéng）序（xù）中可以使用變量，給變量賦（fù）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、分支語句和子程（chéng）序（xù）調用語句，一層宏循環裏還可以（yǐ）嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔（jié）合理的小容量（liàng）加工程（chéng）序，擴展數控機床功能，提高（gāo）加工效率，充（chōng）分發揮數控機床（chuáng）的作用。

 

二、高（gāo）斯曲線的方程

高斯（sī）曲線在直角（jiǎo）坐標係下的方程是

 

，其中x是自變量，y是因變量（liàng）。但此方程我們還不能直接應用於（yú）數控（kòng）車（chē）床，因為在數控車床上，坐標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離（lí）工件方（fāng）向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主（zhǔ）軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的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指數函數和平方等數學符號（hào），這就需要用宏程（chéng）序中（zhōng）的算術和邏輯運算符號替換其中的（de）數學符（fú）號，變成數控車床可識別的公式。

 

經變換後高斯曲線（xiàn）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（de）方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加（jiā）工直線、圓弧，但並沒有專門的（de）G代碼來加工橢圓、雙曲（qǔ）線和高斯曲線等特殊曲線。在加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0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞增（zēng）一（yī）個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值（zhí），再（zài）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（wán）成特殊（shū）曲線的加工。

 

四、編製（zhì）加工高斯（sī）曲線的宏程序（xù）

現以一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的（de）毛坯棒（bàng）料上加工一段長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是數控坐標（biāo）下的零件圖樣（yàng）。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲（qǔ）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（biǎo）示（shì）(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量x，則高斯（sī）曲線（xiàn）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（bī）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（chéng）序為最後一刀的精加工程序，在實際加（jiā）工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。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（biān）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（jìn）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（suī）然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程（chéng）、宏（hóng）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（zhè）就要求我（wǒ）們深挖（wā）手工編（biān）程，發揮數控機床潛力。

同時宏程序與（yǔ）自動編程（chéng）比（bǐ）較具有運算速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍（hàn）等優（yōu）點。