CNC車床高斯曲線加工（gōng）

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隨著新產品研製的（de）發展，許多（duō）新產品的形狀采用了特殊（shū）曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲線等，而如何加工這些特殊曲線就成了（le）機加人員的新課題。

從多年的實踐（jiàn）來看，采（cǎi）用宏程序編程，然（rán）後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一（yī）種（zhǒng）方法。

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

宏（hóng）程序分為A類和B類兩種：A類（lèi）宏程序通（tōng）常采用H代（dài）碼編製，B類宏（hóng）程序（xù）通常用賦值語（yǔ）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（xù）就（jiù）是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏（hóng）程序

在FANUC0i型數控係統中變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係統變量。空（kōng）變量的（de）變量號為#0，該變量總為空，沒有（yǒu）值能賦給該變量;局部變量的（de）變量號（hào）為#1～#33，該類變量隻（zhī）能用於在宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空（kōng），調用宏程序時，給局部變量賦值。公共變量（liàng）的變量號為#100～#199、#500～#999，公共（gòng）變量在（zài）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（duàn）電也不丟失。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統變（biàn）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。我們在編寫宏程序時可以（yǐ）引用（yòng）局部變量（liàng）和公共變量，在引用變量，特別是（shì）公共變（biàn）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再引用。

宏程序是（shì）用戶實現機床功能擴（kuò）展的一種方法。在宏程序（xù）中可以使用變（biàn）量（liàng），給變量賦值，變量間可進（jìn）行（háng）運算和程序跳轉。此外，宏程序還提供了循環語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製（zhì）出簡潔（jié）合理的小容量加工程序，擴展數控機床功能（néng），提高加工效率，充分發揮數（shù）控機床的作用。

二（èr）、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標（biāo）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（néng）直接應用於（yú）數控車床，因為在數控車床上，坐（zuò）標係是這樣規

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，正方向是遠離主軸軸（zhóu）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（fāng）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（jiù）需要用宏程序中的算術和邏輯運（yùn）算符號替換其中的數學符號，變成（chéng）數控車床可識（shí）別的（de）公（gōng）式。

經變換後高斯曲線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、數控車床加工特殊曲線的（de）方法

數控車床可通過G01、G02等G代（dài）碼直（zhí）接（jiē）加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來（lái）加工橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等（děng）特（tè）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（dì）減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞（dì）增一（yī）個步距得到一個Z值。然後，通過（guò）曲線方程計算求出對應的X值，再將刀具直（zhí）線插補（bǔ）至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便（biàn）可完成特殊曲線的加工（gōng）。

四、編（biān）製加工高斯曲（qǔ）線（xiàn）的宏程序（xù）

現以（yǐ）一個簡單的零件為例，說明高斯曲線的（de）宏程序編製過程。如圖1所（suǒ）示，在Φ260mm的（de）毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的（de）高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖（tú）2是數控坐標下（xià）的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，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（shì）因變量x，則高斯曲線的（de）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;(直線逼近法加工高斯（sī）曲（qǔ）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（zhè）就需要先粗車，再精車。粗車同樣也是（shì）沿輪廓車削，可采用（yòng）G71或者G73指令粗車，然後用（yòng）G70指令（lìng）精車，編製完整的程序如下（xià）。

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（sī）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;

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（kuàng）下PC機也無能為力，這就（jiù）要求我們深挖手工編程，發（fā）揮數（shù）控機床潛力（lì）。

同（tóng）時宏程序與自動編程比較具有（yǒu）運算速度快、加工效率高、加工精度高以及短小精悍等優點。