CNC車床高斯（sī）曲線加工

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隨著新產品（pǐn）研製的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線，如（rú）橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如（rú）何加工這些特殊曲線就成了機加人員的（de）新課題。

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

但是這種方（fāng）法對於編程者要求較高，這是因為宏程序（xù）的編製要求程序員不僅具有豐富的數學知（zhī）識，還要熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦值語句和（hé）數學公式進行編製（zhì），易（yì）為（wéi）大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類（lèi）。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在（zài）FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變（biàn）量和係統變（biàn）量。空變量的變量號為#0，該變（biàn）量總為空，沒有值能賦給該變量;局（jú）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，當斷電時局部變量初（chū）始（shǐ）化為空，調用宏程序時（shí），給局部變量賦值。公共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相同。當斷電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即（jí）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（de）各種數據，例如刀具的當前位置和刀具補償（cháng）值（zhí）等。我們在編寫宏程（chéng）序時可以引用（yòng）局部變量和（hé）公共變（biàn）量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時，為（wéi）消除變量內原有數據（jù）的影響，一（yī）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展的一（yī）種（zhǒng）方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦（fù）值，變量間可進行運算和程序（xù）跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句（jù）、分支語句和子程序調用（yòng）語句，一層（céng）宏（hóng）循環裏還可以嵌套多層循環。所以可以（yǐ）應（yīng）用宏（hóng）程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提（tí）高加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高斯曲線（xiàn）在直角坐標係下的方程是

，其中x是自變量，y是因變量。但此方程我（wǒ）們還不能直（zhí）接應用於數控車床，因為在數（shù）控車床上，坐標係是這樣規

定的：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方向（xiàng）是遠離工件方向，X軸與主軸軸線垂直，正（zhèng）方向是遠離主軸軸線方向。因此（cǐ）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（shù）控（kòng）車床（chuáng）不能識（shí）別指數函數和（hé）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數學符號，變（biàn）成數控車床可識別的公式。

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

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直（zhí）線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊（shū）曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近（jìn）法（fǎ），即在Z方向（xiàng）上依次遞（dì）減或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一（yī）個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個（gè）Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再（zài）將刀具直線插補（bǔ）至計算（suàn）得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特殊曲線的加工。

四（sì）、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單（dān）的零件為例，說明（míng）高斯曲線的宏（hóng）程序編製過程。如（rú）圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長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是數控坐標下的零（líng）件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數（shù）控坐標方程中，我們（men）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（jiā）工高斯（sī）曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞（dì）增一（yī）個步距（jù）)

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，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精（jīng）車。粗車同（tóng）樣也是（shì）沿輪廓車削（xuē），可采（cǎi）用G71或者（zhě）G73指令粗車（chē），然後用G70指令精（jīng）車，編製完整的（de）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（jiàn）的應用，手工編程、宏程序（xù）應用空間日趨縮小，但是在某些（xiē）情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發（fā）揮（huī）數控機床潛力。