​CNC數（shù）控車床高斯曲線加工

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研製的發展，許多新產品的形狀采（cǎi）用了特（tè）殊曲線，如橢圓、雙曲線和高斯曲（qǔ）線等，而如何加工這些特殊曲線就成了機（jī）加人員的（de）新（xīn）課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編（biān）程，然後在數控（kòng）車床上車削是較為簡單、經濟和方便的一種方（fāng）法。

但是這種方法（fǎ）對於編程者要求較高，這是（shì）因為宏程（chéng）序的編（biān）製（zhì）要求程序員不（bú）僅（jǐn）具（jù）有豐富的數學知識，還（hái）要熟悉數控車床的編程指（zhǐ）令，對於宏程序（xù）更（gèng）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（mǎ）編製，B類宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編（biān）製，易為大家（jiā）接受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程序就是B類。

▽長（zhǎng）按愛（ài）心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變量分為4種類型（xíng），即空變量、局部變量、公共變（biàn）量和係統變量。空變量的變（biàn）量號為#0，該變量總為空，沒（méi）有值能賦給該（gāi）變量;局部變量（liàng）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。公共變量的變量號（hào）為#100～#199、#500～#999，公（gōng）共變量在不同（tóng）的宏程序中（zhōng）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（de）數據保存，即使斷電也不丟失（shī）。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀（dú）和寫CNC的各種數據，例（lì）如刀具的當前位置和刀（dāo）具補償值等。我們在編寫宏程序時可以引用局部變（biàn）量和公共變量，在引用變量，特別是（shì）公共（gòng）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再引（yǐn）用。

宏程序是用戶（hù）實現機（jī）床功（gōng）能擴展的一種方法（fǎ）。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算（suàn）和程序跳轉。此外，宏程（chéng）序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和（hé）子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層循環。所以（yǐ）可以應用宏（hóng）程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序，擴展（zhǎn）數控機（jī）床功能，提高加工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的（de）作用。

二、高斯曲線的方程

高斯曲線在直角坐標係（xì）下的方程是其中x是自變量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應用於數控車床，因為在數控車床上，坐標（biāo）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（shì）遠離主軸軸線方向。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（shí）數控車床不能識別指數函數和平方等（děng）數學符號，這就需要用宏程序中的算術和邏輯運算符（fú）號替（tì）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（zài）數控（kòng）坐標（biāo）下的方程（chéng）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（chuáng）加（jiā）工特殊曲線的方法

數控車床可通過（guò）G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲線等特（tè）殊曲線。在加工此類曲（qǔ）線時一般（bān）采用直線（xiàn）逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或遞增一個步距得（dé）到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的（de）X值，再將刀具直（zhí）線插補至計算（suàn）得出的（de）(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成特（tè）殊曲線的加工。

四、編（biān）製加工高斯曲線的宏程序

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（suǒ）示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段（duàn）長100mm的高斯曲（qǔ）線外輪廓。圖（tú）1是直角坐標係下的零件圖樣（yàng），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（liàng）z，用#102表示(z-620)/1339，用#103表示（shì）(z+251.5)/351.8，用#104表示(z+740.4)/464.1，用（yòng）#105表示因變量x，則高斯（sī）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（zì）變量初（chū）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）工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞（dì）增一個步距)

N80IF[#101LE100.0]GOTO20;N90G01X265.0;

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為最（zuì）後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮到毛坯的餘量，這就需要（yào）先粗車，再精車。粗車同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後（hòu）用G70指令精車，編製完整的程序如下。

O0002

N10G40G21G97G99;N20M03S800;

N30T0101;

N40G00X262.0Z2.0;N50G73U9.0R9.0;

N60G73P70Q150U0.3W0.0F0.2;N70#101=0;(自（zì）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;

雖然隨著CAD/CAM軟件的應用，手工編程（chéng）、宏程序應用空間日趨縮小，但是（shì）在某些情（qíng）況下PC機也無能為力，這就要（yào）求我們深挖手工編程（chéng），發揮數控機床潛力。