CNC車床高斯曲線加工

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隨著（zhe）新產品研製的發展，許多新產品的形狀采用（yòng）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（chéng）了機加人員的新課題。

從多年的實踐來看，采用宏程序編程，然後在數控車床上車削是較（jiào）為簡單（dān）、經濟和（hé）方便的一種方法。

但是這種方法對於編程者要求（qiú）較高，這是因為宏程序的編製要（yào）求程序員不僅具有豐富的數學知識，還要熟悉數控車（chē）床的編（biān）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（chéng）序通常采用H代碼（mǎ）編製，B類宏程序通常（cháng）用（yòng）賦值語句（jù）和數（shù）學公式進行（háng）編製，易為大（dà）家（jiā）接受，FANUC0i型數控係（xì）統的宏程序就是B類。

▽長按愛心，添加小編，技術交流▽

一、FANUC0i型數控係統（tǒng）宏程序

在FANUC0i型數（shù）控係統（tǒng）中變量分為4種類型，即空變（biàn）量（liàng）、局（jú）部變量、公共變（biàn）量和係統變量。空變量的變量號為（wéi）#0，該變量總（zǒng）為空，沒有（yǒu）值能賦給（gěi）該變（biàn）量;局部變量的變（biàn）量（liàng）號（hào）為#1～#33，該類變量隻能用於在宏程序中存儲數據，當（dāng）斷（duàn）電時（shí）局部變（biàn）量初始（shǐ）化為空，調用宏程序時，給局部變量賦（fù）值。公（gōng）共變量的變量號為（wéi）#100～#199、#500～#999，公共變量在不同的宏程序中的意義相（xiàng）同。當（dāng）斷（duàn）電時，變量#100～#199初始化為空，變量#500～#999中的數據保存，即使斷電也不（bú）丟失。係統變量的變量號為#1000～，係統變量用於讀和寫CNC的各（gè）種數據，例（lì）如（rú）刀具（jù）的（de）當前位（wèi）置和刀具補償值等。我們在編（biān）寫宏程序（xù）時可以（yǐ）引用局部變量和（hé）公共變量，在引用變量，特別是公共變量時，為消（xiāo）除變量內原有（yǒu）數據的影響，一定要給變量重新賦值後再引用。

宏程序（xù）是用戶實現機床（chuáng）功能擴展的一種方法（fǎ）。在宏程序中可以使用變量，給變（biàn）量賦值（zhí），變量間可進行運算和程序跳轉。此外，宏程（chéng）序還提供了循環語句、分（fèn）支語句和子程序調用（yòng）語句，一層宏循（xún）環裏還可以（yǐ）嵌套多層循環。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），擴展數控機（jī）床功能，提高（gāo）加工效率，充分發揮數控機床的作用。

二、高斯曲線的方程（chéng）

高斯曲（qǔ）線在直角坐標（biāo）係下的方程是

，其中（zhōng）x是自變量，y是因（yīn）變量。但此方程我（wǒ）們還（hái）不能直接應用於數控車（chē）床，因為在數控車床上，坐標係是（shì）這（zhè）樣規

定的：Z軸（zhóu）與主軸軸線平行，正方向是（shì）遠離工件方向，X軸與（yǔ）主軸軸線垂直，正方向（xiàng）是遠離主軸軸線方向。因此我們需要把直角坐標係的方程轉換為數控車床（chuáng）坐（zuò）標係（xì）下的方程，同時數控車床不（bú）能（néng）識（shí）別指數函數和平方等數（shù）學符號，這（zhè）就需要用宏程（chéng）序中的算術（shù）和邏輯運算符（fú）號替換其中的數學符號，變成（chéng）數控車床可識別的公式。

經變（biàn）換（huàn）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（gōng）特殊曲（qǔ）線的方法

數（shù）控車床可（kě）通過（guò）G01、G02等G代碼直接加工（gōng）直線（xiàn）、圓弧，但並沒有專門的G代碼來加工橢圓、雙曲線和高斯曲線等特殊曲線。在加工此類曲線時一般采用直線逼近法，即在Z方向上依次遞（dì）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到一個Z值。然後，通過曲線方（fāng）程計算求出對應的X值，再將刀具直線插補至計算得出的（de）(X，Z)值所確定的點，依次插補便可完成（chéng）特殊曲線的加工（gōng）。

四、編製加工（gōng）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（chéng）序編製過程。如圖1所示，在Φ260mm的毛坯棒料上加工一段長100mm的高斯曲線外輪廓。圖1是直角坐標係下的零件圖樣，圖（tú）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（men）用#101表示自變量z，用（yòng）#102表示(z-620)/1339，用#103表（biǎo）示(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）變量初值（zhí）)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（zēng）一個步距（jù）)

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

N90G00X100.0Z100.0;N100M30;

以上程（chéng）序為（wéi）最後一（yī）刀的精加工程序，在實際加工中要（yào）考慮到毛坯的餘量，這就需要先粗（cū）車，再精車。粗車同樣（yàng）也是沿輪廓車削，可采用G71或者G73指（zhǐ）令粗車（chē），然後用（yòng）G70指令精車，編（biān）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（zhí）線（xiàn）逼近法加工（gōng）高斯曲線)

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

N150G01X265.0;N160G70P70Q150;

N170G00X100.0Z100.0;N180M30;

雖然隨著CAD/CAM軟件的（de）應（yīng）用，手工（gōng）編程、宏程序應用空（kōng）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（gōng）編程，發（fā）揮數控機床潛力。

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