CNC數控車床高斯曲線（xiàn）加工

CNC車床高斯曲線加（jiā）工（gōng）

隨著新產品研（yán）製的發（fā）展，許多新產品的形（xíng）狀采用了（le）特殊曲線，如（rú）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（jiā）人員的新課題。

從（cóng）多年（nián）的實踐來看（kàn），采用宏程序編程，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。

但是這種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（bú）僅具有豐富的數學知識，還要（yào）熟悉數控車床的編程指令，對於宏程序更（gèng）應是了如指掌（zhǎng）。

宏程序分為A類和B類兩種：A類宏程序通（tōng）常采用H代碼編製，B類宏程序通常用賦（fù）值語句和數學公（gōng）式進行編製，易為大家接受，FANUC0i型數控係統（tǒng）的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控（kòng）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、公共變量和（hé）係（xì）統變量。空變量（liàng）的變量號為#0，該變量（liàng）總為空，沒有值能賦給該變量;局部變量的變量號為#1～#33，該（gāi）類變量隻能用（yòng）於在（zài）宏程序中存儲數據，當斷電時局部變量初始化為空，調用宏程序時，給（gěi）局部變量賦值。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初始化（huà）為（wéi）空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不丟（diū）失。係統變（biàn）量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各種（zhǒng）數（shù）據，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（zài）引用變量，特別是公共變量時，為（wéi）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。

宏程序是用戶實現機床功能擴展的一種方法。在宏（hóng）程序中可以使用變量，給變量賦（fù）值，變量間可進（jìn）行運算和程（chéng）序跳轉。此外，宏程序還提供了循環（huán）語句、分支（zhī）語句和子程序調（diào）用語句，一層宏循環裏還可以嵌套多層（céng）循環。所以可（kě）以應用宏程序指令編製出簡潔合理的小容量加工程序（xù），擴展數控機床功能（néng），提（tí）高（gāo）加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯（sī）曲線的方程

高（gāo）斯曲線在直角坐標係下的方程是

，其中x是自變（biàn）量，y是因變量。但此方程我們還不能直接應（yīng）用於數控車床，因為在數控車床上（shàng），坐（zuò）標係是（shì）這樣規

定的：Z軸與主軸軸線平行，正方向是遠離（lí）工件方向，X軸與主（zhǔ）軸（zhóu）軸線垂直，正方向是遠（yuǎn）離主軸軸線方向。因（yīn）此我們需要把直（zhí）角坐標係的方程轉換為數控車床坐標（biāo）係下的方程，同時數控車床不能（néng）識別指數函數和（hé）平方等數學符號（hào），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（fú）號，變成數控車床可識別的公（gōng）式。

經變換後高斯曲線在數控坐標下的方（fāng）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（shū）曲線（xiàn）的方（fāng）法

數控車床可通過G01、G02等G代碼直接加工直線、圓弧，但並沒有（yǒu）專（zhuān）門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線（xiàn）等特殊曲線（xiàn）。在加（jiā）工此類曲線時一般采用直線逼近（jìn）法，即在Z方向上依次遞減或遞增，以（yǐ）0.05mm～0.5mm為一個步距，每（měi）遞減或遞增（zēng）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，再將刀具直線插補至計算得出的(X，Z)值所確定的（de）點，依（yī）次插補便可完成特殊曲（qǔ）線的加工。

四、編（biān）製加工高斯（sī）曲線的宏程序

現以一個簡單（dān）的零件為例，說明高（gāo）斯曲線的宏程序編製（zhì）過程。如圖1所示，在（zài）Φ260mm的毛坯棒（bàng）料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪（lún）廓。圖（tú）1是直角坐標係下的零件圖（tú）樣，圖2是數控坐標（biāo）下的零件圖樣。

1490873504692141.png1490873504561622.png

在高斯曲線數控坐標方程中（zhōng），我（wǒ）們用#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（fāng）程可表示為（wéi）：

#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;(直線逼近法加工高斯（sī）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;

以上程序為最後一刀的精加工程序，在實際加工中要考慮（lǜ）到毛坯的（de）餘量（liàng），這就需要先粗車（chē），再精車。粗車（chē）同樣也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指令粗車，然後用G70指令精車，編製完整的（de）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;(直線逼近法加工高斯（sī）曲線)

N130#101=#101+0.1;(z值遞增一個步（bù）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（yòng）空間日趨縮小，但是在某（mǒu）些情況下PC機也無能為力，這就（jiù）要求我們深挖手工編程，發揮數控機床潛力。

同時宏程序（xù）與自動編程比較具有運算（suàn）速度快、加工效率高、加（jiā）工精度高以及短小精悍等優點。