CNC數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用了特殊曲線，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機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程（chéng）序編程，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（fǎ）。

但是這種方法對於編程者要求較高，這是因為（wéi）宏程序的編製要求（qiú）程序員不僅具有豐富的數學知（zhī）識，還要熟悉數控車床的（de）編程指令，對於宏程序更應是（shì）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（lèi）宏程序通常用賦值語句和數學公式進行編製，易為大家（jiā）接受（shòu），FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技（jì）術交（jiāo）流▽

一、FANUC0i型數控係統（tǒng）宏程序（xù）

在FANUC0i型數控係統中變量分（fèn）為4種類型，即空變量、局部變量（liàng）、公共（gòng）變量和係（xì）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程序中存儲數據，當斷電時局部（bù）變量初始化為空，調用宏程序時，給局部變（biàn）量賦值。公共變量的變量號為#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（chū）始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟失。係統變（biàn）量（liàng）的變量號為#1000～，係（xì）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補償值等。我們在編寫宏程序時（shí）可以引用局部（bù）變量和公共變量（liàng），在引用變量，特（tè）別是公共變量時，為消除變量（liàng）內原有數據的影響，一定要給變量（liàng）重新賦值後再引用。

宏程序是用戶（hù）實現機床功能擴展的一種方法。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（xù）跳轉。此外，宏程序還提供（gòng）了循環（huán）語句、分支語句和子程序調用語句，一層宏循環裏還可以嵌（qiàn）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（de）小容量加工程序（xù），擴展數控機床功能，提高加（jiā）工效率，充分發揮數控機床（chuáng）的作用。

二、高斯曲（qǔ）線的方程

高（gāo）斯曲線在直角坐標係下的方程是

，其中（zhōng）x是自（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（shù）控車床，因為在數控車（chē）床上，坐標係是這樣規

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

經變換後（hòu）高斯曲線（xiàn）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（jiā）工特殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線（xiàn）、圓弧，但並沒有專門（mén）的G代碼（mǎ）來加工橢圓、雙曲線和（hé）高斯曲（qǔ）線等特殊曲線。在加工（gōng）此類曲線時（shí）一般采用直線逼（bī）近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值（zhí），再將刀具直（zhí）線插補至（zhì）計算得出的（de）(X，Z)值（zhí）所確定的點（diǎn），依次（cì）插補便可完成特殊曲線的加工。

四、編製加工高斯曲線的宏程序

現以一個簡單的零件（jiàn）為（wéi）例，說明高斯曲線的宏程序編製過程（chéng）。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪（lún）廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控（kòng）坐標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高（gāo）斯曲線數控坐標方程中，我們用#101表示自變量（liàng）z，用#102表（biǎo）示(z-620)/1339，用#103表示(z+251.5)/351.8，用#104表（biǎo）示(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）示因變量x，則（zé）高斯曲（qǔ）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（bī）近法加工高斯曲線（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（dāo）的（de）精加工程序，在實際加工中要考慮到毛（máo）坯的餘量，這就需要先（xiān）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（chē），然後用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（gōng）高斯曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值（zhí）遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

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