CNC車床高斯曲線加工（gōng）

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隨著新產（chǎn）品研製的發展，許多（duō）新產品的形狀采用（yòng）了（le）特殊曲線，如橢圓（yuán）、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（cǎi）用宏程序編程，然後（hòu）在數控車床上車（chē）削是較為簡單、經濟和方便的一種方法（fǎ）。

但是這種方法對於編程者要求較（jiào）高，這是因為（wéi）宏程序的編製要求（qiú）程序員不僅具有豐（fēng）富的數學知識，還要熟悉數控車床（chuáng）的編程指（zhǐ）令，對於宏程序更應是了如指掌。

宏程序分（fèn）為A類和B類兩種：A類宏程（chéng）序通常采用H代（dài）碼（mǎ）編製，B類宏程序（xù）通（tōng）常用賦值語（yǔ）句和數學公（gōng）式進行編製，易為大家接（jiē）受，FANUC0i型數控（kòng）係統的宏程序就是B類。

▽長（zhǎng）按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型（xíng）數控係統宏程序

在FANUC0i型數控係統中（zhōng）變量分為4種類型，即空變量、局部變量、公共（gòng）變量和（hé）係統變（biàn）量。空變量的變量號（hào）為（wéi）#0，該（gāi）變（biàn）量（liàng）總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變（biàn）量號為#1～#33，該類變量隻能用於在（zài）宏程序中（zhōng）存儲數據，當斷電時局部（bù）變（biàn）量初始化為空（kōng），調用宏程序時（shí），給局部變量賦值。公共變量（liàng）的變量號為#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義（yì）相同。當斷電（diàn）時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的（de）數據保（bǎo）存，即使（shǐ）斷電也不丟（diū）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補償值等。我們（men）在編（biān）寫宏程序時可以引用局部變量和公共變量，在引（yǐn）用變量，特別是（shì）公共變量時，為消除變量內（nèi）原有數據（jù）的影（yǐng）響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程（chéng）序是用（yòng）戶（hù）實現機床功能擴展（zhǎn）的一種方法。在（zài）宏（hóng）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（xù）跳轉。此外，宏程序還提供了（le）循環語句、分支語句和（hé）子程序調用語句，一層宏循（xún）環裏還可以嵌（qiàn）套多層循環。所以可以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序（xù），擴展（zhǎn）數控（kòng）機（jī）床功能，提高加工效率，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（qí）中x是自變量，y是因（yīn）變量。但此方程我們（men）還不能直接應用於數控車（chē）床，因（yīn）為在數控車床（chuáng）上，坐標係是這樣規

定的：Z軸與（yǔ）主軸軸線平行，正方向是遠離工件方向，X軸與主（zhǔ）軸軸線垂直，正方向是遠離主軸軸線方向（xiàng）。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為（wéi）數控（kòng）車床坐標係下（xià）的方程（chéng），同時數控車床不能識別指數函數和平方等數學符號，這（zhè）就需要用宏程序中的算術（shù）和邏輯運算符號替換其中的數學符號，變成數控車床（chuáng）可識別的公式。

經變換（huàn）後高（gāo）斯曲線在數控坐標下的方程（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（chē）床加（jiā）工特（tè）殊曲線的方法

數控車床可通過G01、G02等G代碼（mǎ）直（zhí）接（jiē）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）高斯曲線等特殊曲線。在加工（gōng）此類曲線時一般采用直線逼近法（fǎ），即在Z方向上依次遞減或遞（dì）增，以0.05mm～0.5mm為一個步距，每遞減或（huò）遞增一個步距得到一個Z值。然後，通過曲線方程（chéng）計算求出對應的X值（zhí），再將刀具直線插補（bǔ）至計算得出（chū）的(X，Z)值所確定的點，依（yī）次插補便可完成特（tè）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（de）零件為例，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（shàng）加（jiā）工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖2是數控坐（zuò）標下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中，我（wǒ）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(z+740.4)/464.1，用#105表（biǎo）示因變量x，則高斯（sī）曲線的方程（chéng）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（xù）為最後一刀的精加工程序，在實際加工（gōng）中要考慮（lǜ）到毛坯的餘量，這就需要先粗車，再精車（chē）。粗車（chē）同樣也是沿輪廓車削（xuē），可采用G71或者G73指令粗車，然（rán）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（zhí）)

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值遞增一個步距)N140IF[#101LE100.0]GOTO80;

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖（suī）然隨著CAD/CAM軟件的應（yīng）用，手工編程、宏程（chéng）序應用空間日趨縮小，但是在某些情況下PC機也無能為力，這就要求我們深挖手工編程，發揮數控機（jī）床潛力（lì）。

同時宏程序與自動編程比較具有運算速度（dù）快、加工效率高（gāo）、加工精度（dù）高以及短小精悍等優點。