CNC車床高斯曲線加工

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隨著新產品研製（zhì）的發展，許多新產品的形（xíng）狀采用了特殊曲線，如（rú）橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等，而（ér）如何加工這些特殊曲線就成了（le）機加人員的新課題。

從（cóng）多年的實踐來看，采用宏程序編程，然（rán）後在數控車床上車削是較為簡單（dān）、經濟和方便的一種方法。

但是這種方法對於編（biān）程者要求較高，這是因（yīn）為宏程序的編製要求程序員不僅具（jù）有豐富的數學知識，還要熟悉數控車床的（de）編程指令，對於宏程（chéng）序更應是了如指掌。

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（biān）製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家接（jiē）受，FANUC0i型數控係統的宏程（chéng）序就是B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數（shù）控係統宏程序

在FANUC0i型數控（kòng）係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空，沒有值能（néng）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（hóng）程序中存儲數據，當斷電時局（jú）部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部（bù）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（shí），變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電（diàn）也不丟失。係統變（biàn）量的變量（liàng）號為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀和寫CNC的各種數據，例如（rú）刀具的當（dāng）前位置（zhì）和刀具補（bǔ）償值等。我們在編寫（xiě）宏程序（xù）時可以引用局（jú）部變量（liàng）和公共變（biàn）量，在（zài）引用變量，特別是公共變量時，為消除變量內原有數據的影響，一定要給變量重新賦值後（hòu）再引用（yòng）。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法（fǎ）。在宏程序中可以使用（yòng）變量，給變量賦值，變（biàn）量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程（chéng）序還提供了循環語句、分支語（yǔ）句和子程序調用語句，一層（céng）宏循環裏（lǐ）還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令（lìng）編製出簡潔合理的小容量加工（gōng）程序，擴展數控機床（chuáng）功能，提高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程

高（gāo）斯曲線（xiàn）在直角坐標係下的方程是

，其中x是（shì）自（zì）變（biàn）量，y是因變量。但此方程我們還不能直接（jiē）應用於數控車床，因為在數控車床上（shàng），坐標係是這（zhè）樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行（háng），正方向是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向。因此我們需要（yào）把直角坐標係的方（fāng）程轉換（huàn）為數控車床坐標係下的方程，同時數控車床不能識別（bié）指數函數和平方（fāng）等數學（xué）符（fú）號，這就需要用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方（fāng）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（fǎ）

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

四、編製加工（gōng）高（gāo）斯曲線的宏程序

現以一（yī）個簡單的零件為例，說明高斯曲線的宏程序編（biān）製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工（gōng）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是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高（gāo）斯曲線數控（kòng）坐標方（fāng）程中，我們用（yòng）#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（shì）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（gōng）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（jìn）法加工高斯曲線（xiàn）)

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（zhōng）要考慮到（dào）毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指（zhǐ）令粗車，然後用G70指令精（jīng）車，編（biān）製完整的（de）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（zhí）)

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（xiàn）逼近法加工高（gāo）斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步距（jù）)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、宏程序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也（yě）無能為力（lì），這就要求我們深（shēn）挖手工編程，發揮數控機床潛力。