​CNC數控車床高（gāo）斯曲線加工

　　

CNC車床高斯曲線加工

隨著新產品研（yán）製的發展，許多（duō）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（de）實（shí）踐來看，采（cǎi）用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較為簡單、經濟和（hé）方便的一種（zhǒng）方法。

 

但是這種（zhǒng）方法對於編程者要求較高，這是因為宏程序的編製要求程序員不僅具有豐富的（de）數學知識，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（chéng）序分為A類和B類兩種：A類宏程序通常采用（yòng）H代（dài）碼編（biān）製，B類宏程序通常用（yòng）賦值（zhí）語句和數學公式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

 

一（yī）、FANUC0i型數控係統宏程序

在FANUC0i型（xíng）數控係統中變（biàn）量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共變量和係（xì）統變量。空變量的變量號為#0，該變量總為空（kōng），沒有值能（néng）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（zhōng）存儲（chǔ）數據，當斷電時局（jú）部（bù）變量（liàng）初始化為空，調用宏程序（xù）時，給局部（bù）變（biàn）量賦值。公共變量的變量（liàng）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（liàng）#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使（shǐ）斷電也不丟失。係統變量的變量號（hào）為#1000～，係統（tǒng）變量用於讀（dú）和寫CNC的各（gè）種數據（jù），例如刀具的當（dāng）前位置和刀具補償值等。我們（men）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，特別是公共變量時，為消除變量內原有數（shù）據的影（yǐng）響，一定要給變量重新賦值後（hòu）再引用。

 

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏程序中可以使用變量，給變量賦值，變量間可進行運算和程序跳轉。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，一層宏循環裏還可以嵌（qiàn）套多（duō）層循（xún）環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理（lǐ）的小容量加工程序，擴展數控機床功能，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

高斯曲線在直角坐標係下的方程是

 

，其中x是自變量，y是因變量。但（dàn）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，坐標係是這（zhè）樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離（lí）工件方向，X軸（zhóu）與主軸軸線（xiàn）垂直，正方向是（shì）遠離主軸軸（zhóu）線（xiàn）方向。因此我們（men）需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床坐標（biāo）係下的方程，同時數控（kòng）車床不能識別指數函數和（hé）平方等數學符號，這就需要用宏程序中的算（suàn）術和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數（shù）控車床可識別的公式。

 

經變換後高斯曲線在數（shù）控坐（zuò）標下的方程如（rú）下（xià）。

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（kòng）車床加工特殊曲線的方（fāng）法

數控車床可通過G01、G02等（děng）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（qǔ）線和高斯曲線等特殊曲線（xiàn）。在（zài）加工此類曲線時一般采用直線（xiàn）逼近法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以0.05mm～0.5mm為（wéi）一個步距，每遞減或遞增（zēng）一個步距得到一個（gè）Z值（zhí）。然後，通過曲線方程計算求出對應的X值，再將（jiāng）刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲（qǔ）線的（de）加工（gōng）。

 

四、編製加工高斯曲線（xiàn）的宏程序

現以一個簡單的零件（jiàn）為例，說明高斯曲線的宏程序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一（yī）段長100mm的高斯（sī）曲線外輪廓。圖（tú）1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐標下的零件（jiàn）圖（tú）樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

 

在高斯曲線數控坐標方程中，我（wǒ）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（xiàn）逼近法加工高斯曲線)

N70#101=#101+0.1;(z值遞增（zēng）一個步距)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程序為（wéi）最後一刀的（de）精加工程序（xù），在實（shí）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（kě）采用G71或者G73指令粗車，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（biàn）量（liàng）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值遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

 

雖然隨著（zhe）CAD/CAM軟件的應用，手工編程、宏（hóng）程序應（yīng）用（yòng）空間日趨縮小，但是（shì）在某些情況下PC機也（yě）無能為力，這就要求（qiú）我們深挖手工編程（chéng），發揮數控機床潛力。

同時宏程（chéng）序與自動（dòng）編程比較具有運算速度快、加工效率高、加工（gōng）精度高（gāo）以及短小精悍等優點。