CNC車床高（gāo）斯曲線加工

文章出處：行業動態責任編輯：東莞市久久国产AVJUST麻豆五金機械有限公司（sī）發表時（shí）間：2022-02-10

隨著新（xīn）產品研製（zhì）的發展，許多新產品的形狀采用了特殊曲線（xiàn），如橢圓、雙（shuāng）曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊（shū）曲（qǔ）線就成了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在（zài）數控車床上車（chē）削是較為簡單、經濟和方便的（de）一種方法。

但是這種方法對於編程者要求（qiú）較高，這是因為宏程序的編製（zhì）要求程序員不僅具有豐富的數（shù）學知識，還要熟悉數控車床的（de）編程指（zhǐ）令，對於宏程序更應（yīng）是了如指掌。

宏程序分為A類（lèi）和（hé）B類兩種：A類宏程序通（tōng）常采用H代碼編製，B類宏程序通常（cháng）用賦值語句和數學公式進行編製，易為（wéi）大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就（jiù）是B類。

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一、FANUC0i型數控係統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為4種類型，即空變量（liàng）、局部變量、公共變（biàn）量（liàng）和係（xì）統變（biàn）量。空變（biàn）量（liàng）的變量號為#0，該變量總為空，沒（méi）有值能賦給（gěi）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序中存儲數據，當（dāng）斷電時（shí）局部變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量的變量號為#100～#199、#500～#999，公（gōng）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（wéi）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，例如刀具的當前位置和刀具（jù）補償值等。我們在編寫宏程（chéng）序（xù）時可以引用局（jú）部變量和公共（gòng）變量，在引用變量，特別是公共變量（liàng）時，為消除變（biàn）量（liàng）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（yòng）戶實現機床功能擴展的一種（zhǒng）方法。在宏程序中可以使用變量，給變（biàn）量賦值，變量間可進行運算和程序跳（tiào）轉（zhuǎn）。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用（yòng）語句，一層（céng）宏循環裏還可（kě）以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應（yīng）用宏（hóng）程（chéng）序指（zhǐ）令編製出簡潔合理的（de）小（xiǎo）容量（liàng）加工程序，擴展數控機床功（gōng）能，提高（gāo）加工效（xiào）率，充分發（fā）揮數控機床的作用。

二（èr）、高斯（sī）曲線的方程

高斯曲線在直角（jiǎo）坐標係下的方程是

，其中x是（shì）自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車（chē）床，因為在（zài）數（shù）控車床上，坐標係是這樣規

定的（de）：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（xiàn）垂直，正方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因（yīn）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（fāng）等數學符號，這就需（xū）要用宏程序中的（de）算（suàn）術和邏輯運算符號替換（huàn）其中的數學符號，變成（chéng）數控車（chē）床可識別的公式。

經變換後高斯曲線在數控（kòng）坐標下的（de）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（de）方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但（dàn）並沒（méi）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。在加工此類曲線時一般采用直（zhí）線（xiàn）逼近法，即在Z方向上依（yī）次遞減或（huò）遞增，以0.05mm～0.5mm為一個（gè）步距（jù），每遞減或遞增一個（gè）步距得到一個Z值。然後，通（tōng）過曲線方程計算求出對應的X值，再（zài）將刀具直線插補至計算（suàn）得出的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插補便可完成（chéng）特殊曲線的加工。

四（sì）、編製（zhì）加工高斯曲線的宏程序

現（xiàn）以一個簡單的零件為例，說明高斯（sī）曲線的（de）宏程序編製過程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒料上（shàng）加工一段長100mm的（de）高（gāo）斯曲線外輪廓（kuò）。圖1是直角坐標係下的零件（jiàn）圖樣，圖2是數控坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量z，用#102表（biǎo）示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表示（shì）(z+740.4)/464.1，用#105表示因變量（liàng）x，則高（gāo）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（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;(直線逼近法加工（gōng）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;

以上程序為最（zuì）後一刀的精加工（gōng）程（chéng）序，在實際加工（gōng）中（zhōng）要考慮到毛坯的（de）餘量，這就需要（yào）先粗車，再精車。粗車（chē）同樣（yàng）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（zhěng）的程序（xù）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;(直線逼近法加工高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一（yī）個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;